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La materia oscura del Universo.

Estimada familia llanera, en esta oportunidad les voy a hablar de un gran misterio que enfrenta la ciencia. La existencia de una materia oscura en el Universo ha despertado la curiosidad de todos los científicos. Espero que les guste.

Las galaxias son los bloques básicos que forman el universo; son como los ladrillos que forman una casa. Y, al igual que los ladrillos están compuestos por partículas más pequeñas (granos de arena), las galaxias están formadas por estrellas. Nuestro Sol es una estrella más en nuestra galaxia, muy importante para nosotros porque está muy cerca y nos da luz y calor, pero nada más. Es una estrella como las demás de la Vía Láctea, que está formada por 200.000 millones de estrellas, el Sol entre ellas.

Las estrellas de una galaxia no están quietas; están en movimiento girando siempre alrededor del centro de la galaxia. Si estuvieran quietas, la atracción gravitatoria haría que inmediatamente cayeran hacia el centro de la galaxia: es lo mismo que les pasaría a la Tierra y a los demás planetas si dejaran de girar en torno al Sol, caerían hacia el Sol.

Lo que nos preguntamos en concreto es ¿cómo giran las estrellas de una galaxia? La respuesta es muy fácil: usando las leyes de Newton, exactamente igual que las usamos para estudiar el movimiento de los planetas alrededor del Sol, deducimos que deben girar en órbitas circulares o elípticas alrededor del centro de masas (el centro galáctico). Las estrellas más lejanas irán más despacio (tardarán mucho tiempo en dar una vuelta completa a la galaxia); las más cercanas, más rápido. El Sol, que es una estrella ni muy cercana al centro galáctico ni muy alejada (está, aproximadamente, a 2/3 de radio galáctico, hacia afuera) emplea unos 250 millones de años en completar una vuelta. Pero estos números no son lo importante ahora. Lo importante es que podemos calcular con mucha exactitud los movimientos de las estrellas en cualquier galaxia usando las leyes de Newton (en realidad ni siquiera son necesarias las correcciones relativistas de Einstein, ya que las velocidades estelares, pocos cientos de km/s, son mucho menores que la velocidad de la luz; Newton es, a todos los efectos, exacto aquí).

La rotación de las galaxias se observó por primera vez en 1914, y desde entonces se ha medido con gran precisión en muchas galaxias, no sólo en la Vía Láctea. La gran sorpresa surgió cuando, en 1975, se pudo medir la velocidad de giro de las estrellas que ocupan posiciones muy alejadas del centro: esas estrellas van muchísimo más rápido que lo que les correspondería por las leyes de Newton (es como si los planetas más alejados, por ejemplo Neptuno y Plutón, orbitaran mucho más deprisa de lo que calculamos con las leyes de Newton). El hecho es que esto ocurre no en una, sino en muchas galaxias donde hemos podido medir su rotación: las partes externas de las galaxias giran mucho más deprisa que lo que esperamos. ¿Por qué ocurre eso? No se sabe.

Las estrellas en algunas galaxias espirales giran muy rápidamente. Según las leyes de la mecánica de Newton, la velocidad de una estrella a lo largo de su órbita depende de la masa de la galaxia contenida dentro de la órbita de la estrella. Sin embargo la masa visible es mucho menor que lo esperado. ¿Dónde está la masa que falta? Las galaxias en el universo normalmente se agrupan en cúmulos que para mantenerse unidos necesitan de la fuerza de atracción gravitacional producida por una gran cantidad de masa. La masa requerida no se observa. ¿Dónde está? Existen fuertes argumentos teóricos a favor de un universo dominado por materia oscura. Estos argumentos se basan en el llamado modelo inflacionario según el cual el universo sufrió un período de crecimiento acelerado a los pocos instantes después del Big Bang. Esta teoría predice que el universo estaría dominado por materia oscura: 99% de la materia que forma el universo no es visible. La cantidad total de masa predicha por este modelo es un parámetro que los astrofísicos llaman la masa crítica del universo.

 

Desde hace treinta años, los astrofísicos se enfrentan a este dilema: o bien las galaxias tienen mucha materia que no vemos, pero que causa una fuerte atracción gravitatoria sobre las estrellas externas (que por ello orbitarían tan rápido) o bien ni la ley de la gravedad de Newton ni la de Einstein serían válidas para esas regiones externas de las galaxias. Las dos opciones son revolucionarias para la física: la primera implica la existencia de materia oscura en el universo (materia que no vemos pero que sí afecta al movimiento de las estrellas y galaxias), y la segunda implica que una ley básica (la de Newton/Einstein de la gravitación) es incorrecta. En el momento actual, no sabemos cual de esas dos opciones es la buena

En astrofísica y cosmología física se denomina materia oscura a la materia que no emite suficiente radiación electromagnética para ser detectada con los medios técnicos actuales, pero cuya existencia se puede deducir a partir de los efectos gravitacionales que causa en la materia visible. En cosmología física, la energía oscura es una forma de materia o energía que estaría presente en todo el espacio, produciendo una presión que tiende a acelerar la expansión del Universo, resultando en una fuerza gravitacional repulsiva. Considerar la existencia de la energía oscura es la manera más frecuente de explicar las observaciones recientes de que el Universo parece estar en expansión acelerada. En el modelo estándar de la cosmología, la energía oscura aporta casi tres cuartas partes de la masa-energía total del Universo. Según estimaciones de la NASA, alrededor del 70% del contenido energético del Universo consiste en energía oscura, cuya presencia se infiere en su efecto sobre la expansión del Universo pero sobre cuya naturaleza última se desconoce del todo. No se debe confundir la energía oscura con la materia oscura, ya que, aunque ambas forman la mayor parte de la masa del Universo, la materia oscura es una forma de materia, mientras que la energía oscura se asocia a un campo que ocupa todo el espacio.

La teoría actual sobre la detección de ésta materia se llama "supersimetría", que explica las interacciones fundamentales de las partículas, demostrando la existencia de la materia oscura, aunque, hasta ahora, ningún estudio ha sido completamente explicativo sobre su existencia. Un grupo de astrónomos americanos han estado utilizando el telescopio Hubble, e hicieron una imagen tridimensional de la materia oscura por primera vez.Las observaciones se realizaron para poder detectar la materia, y parece ser que el telescopio es lo suficientemente sensible para captar la señal de éstas partículas. Sin embargo, para resultados concretos, faltan años, según el estudio que ha sido bautizado como CDMS.

Para que la materia oscura exista, es necesario que todas las partículas sean neutras, estables y que no interactúen con ningún otro tipo de materia. A estas partículas de la materia oscura se les llama WIMPS (partículas masivas que interactúan débilmente). La mayoría de estos estudios trabajan con en el xenón y el germanium, pues tienen esta clase de partículas. Existen otras investigaciones, como una llamada Axion Materia Oscura, de la Universidad de Washington, que utilizaron un imán superconductor para buscar éstas partículas, pero sus investigaciones no han llegado a nada concluyente.

A pesar de las dificultades para encontrar la materia oscura, los científicos no están desanimados y tienen la creencia que la respuesta sobre su existencia, su conformación y otras preguntas, están cerca de ser determinadas. Contrario a lo que se creía, nosotros y todo lo que conocemos en el Universo, somos una excepción al tipo de materia que constituye el Universo; somos apenas una minoria en un espacio infinito.

Compilado por el equipo de Barinas.net.ve
El Hogar Virtual de la Familia de Barinas.

Referencias

Texto

http://es.wikipedia.org/wiki/Materia_oscura

http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_oscura

http://astroverada.com/_/Main/T_darkmatter.html

http://www.muyinteresante.com.mx/preguntas-y-respuestas/533299/materia-oscura-particulas-escapan-al-espectro-electromagnetico/

http://www.cosmoastronomia.org/2012/12/misteriosa-materia-oscura.html

Video

http://www.youtube.com/watch?v=0UlkPgHOARk

Imagen

http://www.astromia.com/universo/eluniverso.htm

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