La mayor parte del Universo consiste en "materia" que no se puede ver, posiblemente inmaterial, e interactúa con otras cosas solo a través de la fuerza de la gravedad. Oh, sí, y los físicos no saben qué es este asunto o por qué hay tanto en el Universo, alrededor de cuatro quintas partes de su masa.
Los científicos lo llaman materia oscura.
Entonces, ¿dónde está esta materia misteriosa que constituye una gran parte de nuestro universo y cuándo la descubrirán los científicos?
norte
¿Cómo sabemos que existe este asunto?
La hipótesis de la materia oscura fue presentada por primera vez por el astrónomo suizo Fritz Zwicky en la década de 1930, cuando se dio cuenta de que sus mediciones de las masas de los cúmulos de galaxias mostraban que parte de la masa del Universo “faltaba”. Lo que sea que haga que las galaxias sean más pesadas, no emite luz ni interactúa con nada más que a través de la gravedad.
La astrónoma Vera Rubin, en la década de 1970, descubrió que la rotación de las galaxias no sigue la Ley del Movimiento de Newton; las estrellas de las galaxias (en particular Andrómeda) parecían girar alrededor del centro a la misma velocidad, pero las más alejadas de la estrella se mueven más lentamente. Como si algo añadiera masa a la parte exterior de la galaxia que nadie pudiera ver.
El resto de la evidencia proviene de la lente gravitacional, que ocurre cuando la gravedad de un objeto grande dobla las ondas de luz alrededor de un objeto. Según la teoría de la relatividad general de Albert Einstein, la gravedad dobla el espacio (como un luchador de sumo puede deformar la colchoneta sobre la que está parado) de modo que los rayos de luz se doblan alrededor de objetos grandes, aunque la luz en sí no tenga masa. Las observaciones mostraron que no había suficiente masa visible para desviar la luz como lo hizo alrededor de los cúmulos de galaxias individuales; en otras palabras, las galaxias eran más masivas de lo que deberían ser.
Video promocional:
Luego está la radiación reliquia (CMB), el "eco" del Big Bang y las supernovas. "El CMB nos dice que el universo es espacialmente plano", dijo Jason Kumar, profesor de física en la Universidad de Hawai. "Espacialmente plano" significa que si dibuja dos líneas a través del universo, nunca se cruzan, incluso si las líneas tienen miles de millones de años luz de diámetro. En un universo de curvas pronunciadas, estas líneas se encontrarán en algún punto del espacio.
Ahora existe una pequeña controversia entre cosmólogos y astrónomos sobre si existe materia oscura. No afecta a la luz y no está cargada como los electrones o protones. Hasta ahora, ha eludido la detección directa.
"Esto es un misterio", dijo Kumar. Puede haber formas en que los científicos hayan intentado "ver" la materia oscura, ya sea a través de su interacción con la materia ordinaria o mediante la búsqueda de partículas que podrían ser materia oscura.
Que materia oscura no es
Han ido y venido muchas teorías sobre qué es la materia oscura. Uno de los primeros era bastante lógico: la pregunta estaba oculta en objetos de halo compactos astrofísicos masivos (MACHO), como estrellas de neutrones, agujeros negros, enanas marrones y planetas rebeldes. No emiten luz (o emiten muy poca), por lo que son prácticamente invisibles para los telescopios.
Sin embargo, explorar galaxias en busca de pequeñas distorsiones en la luz de las estrellas producidas por MACHO, que pasan, llamadas microlentes, no podría explicar la cantidad de materia oscura alrededor de las galaxias, o incluso gran parte de ella. “Los MACHO parecen estar tan excluidos como siempre”, dijo Dan Hooper, investigador asociado del Fermi National Accelerator Laboratory en Illinois.
norte
La materia oscura no parece ser una nube de gas que no se pueda ver con telescopios. El gas difuso absorberá la luz de las galaxias que están más lejos, y en la parte superior de ese gas normal volverá a emitir radiación en longitudes de onda más largas: habrá una enorme emisión de luz infrarroja en el cielo. Dado que esto no sucede, lo podemos descartar.
Qué podría ser
Las partículas masivas de interacción débil (WIMP) son algunos de los contendientes más fuertes para la explicación de la materia oscura. Los débiles son partículas pesadas, entre 10 y 100 veces más pesadas que el protón, que se crearon durante el Big Bang y siguen siendo pequeñas en la actualidad. Estas partículas interactúan con la materia normal a través de la gravedad y las fuerzas nucleares débiles. Los WIMP más masivos se moverán más lentamente a través del espacio y, por lo tanto, pueden ser candidatos para la materia oscura "fría", mientras que los más ligeros se moverán más rápido y serán candidatos para la materia oscura "cálida".
Una forma de encontrarlos es mediante la "detección directa", como el experimento Large Underground Xenon (LUX), que es un contenedor de xenón líquido en una mina de Dakota del Sur.
Otra forma de ver a los débiles podría ser con un acelerador de partículas. Dentro de los aceleradores, los núcleos atómicos se rompen a una velocidad cercana a la de la luz y, en el proceso, esta energía de colisión se convierte en otras partículas, algunas de las cuales son nuevas para la ciencia. Hasta ahora no se ha encontrado nada en aceleradores de partículas que parezca materia oscura putativa.
Otra posibilidad: axiones. Estas partículas subatómicas podrían detectarse indirectamente por los tipos de radiación que emiten, cómo se destruyen o cómo se descomponen en otro tipo de partículas o aparecen en los aceleradores de partículas. Sin embargo, tampoco hay evidencia directa de axiones.
Dado que el descubrimiento de partículas "frías" lentas y pesadas como los WIMP o los axiones aún no ha producido resultados, algunos científicos están analizando la posibilidad de partículas ligeras que se muevan más rápido y que causen materia oscura "cálida". Ha habido un renovado interés en este modelo de materia oscura después de que los científicos encontraron evidencia de una partícula desconocida utilizando el Observatorio de rayos X Chandra, en el cúmulo Perseus, un grupo de galaxias a unos 250 millones de años luz de la Tierra. Los iones conocidos en este cúmulo producen ciertas líneas de emisión de rayos X, y en 2014, los científicos vieron una nueva "línea" que podría corresponder a una partícula de luz desconocida.
Si las partículas de materia oscura son ligeras, los científicos tendrán dificultades para encontrarlas directamente, dijo Tracey Slater, física del MIT. Propuso nuevos tipos de partículas que pueden formar materia oscura.
"La materia oscura con una masa por debajo de aproximadamente 1 GeV es realmente difícil de detectar con los experimentos de detección directa estándar porque funcionan buscando retrocesos inexplicables de núcleos atómicos … pero cuando la materia oscura es mucho más ligera que un núcleo atómico, la energía de retroceso es muy pequeña", dijo Tracy. Pizarrero.
Se han realizado muchas investigaciones en la búsqueda de materia oscura y, si los métodos actuales fallan, se realizarán otros nuevos. El uso de helio líquido "líquido", semiconductores e incluso la ruptura de enlaces químicos en cristales son algunas de las nuevas ideas para detectar la materia oscura.
