Subscribe Us

Materia oscura y Energía oscura del espacio exterior

Los investigadores se sorprendieron cuando descubrieron la galaxia NGC 1052-DF2, a la que le falta la mayor parte, si no la totalidad, de su materia oscura.
Solo el cinco por ciento del universo es visible. ¿De qué está compuesto el resto?. El universo visible, incluida la Tierra, el Sol, otras estrellas y galaxias, está formado por protones, neutrones y electrones agrupados en átomos. Tal vez uno de los descubrimientos más sorprendentes del siglo 20 fue que esta materia ordinaria, o bariónica, constituye menos del 5 por ciento de la masa del universo.

El resto del universo parece estar hecho de una sustancia misteriosa e invisible llamada materia oscura (25 por ciento) y una fuerza que repele la gravedad conocida como energía oscura (70 por ciento).


Los científicos aún no han observado la materia oscura directamente. No interactúa con la materia bariónica y es completamente invisible a la luz y otras formas de radiación electromagnética, lo que hace que la materia oscura sea imposible de detectar con los instrumentos actuales. Pero los científicos confían en que existe debido a los efectos gravitacionales que parece tener sobre las galaxias y los cúmulos de galaxias.


Una simulación de la distribución de la materia oscura en el universo hace 13.600 millones de años. ILUSTRACIÓN CORTESÍA DE VOLKER SPRINGEL, INSTITUTO MAX PLANCK DE ASTROFÍSICA, ET AL.

Por ejemplo, de acuerdo con la física estándar, las estrellas en los bordes de una galaxia espiral giratoria deberían viajar mucho más despacio que las que están cerca del centro galáctico, donde se concentra la materia visible de una galaxia. Pero las observaciones muestran que las estrellas orbitan a más o menos la misma velocidad, independientemente de dónde se encuentren en el disco galáctico. Este desconcertante resultado tiene sentido si se supone que las estrellas límite están sintiendo los efectos gravitacionales de una masa invisible, la materia oscura, en un halo alrededor de la galaxia.
La materia oscura podría ser más difícil de detectar porque no es de nuestra galaxia
La materia oscura también podría explicar ciertas ilusiones ópticas que los astrónomos ven en el universo profundo. Por ejemplo, las imágenes de galaxias que incluyen anillos extraños y arcos de luz podrían explicarse si la luz de galaxias aún más distantes se distorsiona y magnifica mediante nubes masivas e invisibles de materia oscura en primer plano, un fenómeno conocido como lente gravitacional.

¿Qué es la materia oscura?
Al ajustar un modelo teórico de la composición del universo al conjunto combinado de observaciones cosmológicas, los científicos han encontrado la composición que describimos anteriormente, ~ 68% de energía oscura, ~ 27% de materia oscura, ~ 5% de materia normal. ¿Qué es la materia oscura?

Estamos mucho más seguros de lo que es la materia oscura de lo que somos. Primero, está oscuro, lo que significa que no está en la forma de estrellas y planetas que vemos. Las observaciones muestran que hay muy poca materia visible en el universo para compensar el 27% requerido por las observaciones. En segundo lugar, no está en la forma de nubes oscuras de materia normal, una materia compuesta de partículas llamadas bariones. Sabemos esto porque podríamos detectar nubes bariónicas por su absorción de radiación que pasa a través de ellas. En tercer lugar, la materia oscura no es antimateria, porque no vemos los rayos gamma únicos que se producen cuando la antimateria se aniquila con la materia. Finalmente, podemos descartar agujeros negros del tamaño de galaxias grandes sobre la base de la cantidad de lentes gravitacionales que vemos. Las altas concentraciones de materia doblan la luz que pasa cerca de ellos desde objetos más alejados,

Sin embargo, en este punto, todavía hay algunas posibilidades de materia oscura que son viables. La materia bariónica aún podría formar la materia oscura si estuviese atorada en enanas marrones o en trozos pequeños y densos de elementos pesados. Estas posibilidades se conocen como objetos halógenos compactos masivos, o " MACHO ". Pero la opinión más común es que la materia oscura no es bariónica en absoluto, sino que está compuesta de otras partículas más exóticas como axiones o WIMPS (partículas masivas que interactúan débilmente).

Una de las colisiones más complicadas y dramáticas entre los cúmulos de galaxias jamás vistas se captura en esta nueva imagen compuesta de Abell 2744. El azul muestra un mapa de la concentración de masa total (en su mayoría, materia oscura).

Varios grupos científicos, incluido uno en el Gran Colisionador de Hadrones del CERN, están trabajando actualmente para generar partículas de materia oscura para su estudio en el laboratorio. Otros científicos piensan que los efectos de la materia oscura podrían explicarse modificando fundamentalmente nuestras teorías de la gravedad. De acuerdo con tales ideas, existen múltiples formas de gravedad, y la gravedad a gran escala que gobierna las galaxias difiere de la gravedad a la que estamos acostumbrados.

Los astrónomos revelaron recientemente que nuestra galaxia, la Vía Láctea, devoró una galaxia llamada "salchicha" hace unos 10 mil millones de años. Ahora parece que esta salchicha puede hacer que encontrar materia oscura sea cada vez más difícil. No podemos rastrear la materia oscura directamente porque es invisible y puede pasar directamente a través de la materia normal. Pero la ubicación de la materia oscura parece coincidir con la materia regular, por lo que podemos seguir sus movimientos mirando a las estrellas.

Universo en Expansión
La energía oscura es aún más misteriosa, y su descubrimiento en la década de 1990 fue un completo shock para los científicos. Anteriormente, los físicos habían supuesto que la fuerza de atracción de la gravedad ralentizaría la expansión del universo a lo largo del tiempo. Pero cuando dos equipos independientes trataron de medir la tasa de desaceleración, descubrieron que la expansión en realidad se estaba acelerando. Un científico comparó el hallazgo de arrojar un juego de llaves en el aire esperando que cayeran hacia abajo, solo para verlas volar directamente hacia el techo.
Los científicos ahora piensan que la expansión acelerada del universo está impulsada por un tipo de fuerza de repulsión generada por las fluctuaciones cuánticas en un espacio que de otro modo sería "vacío". Lo que es más, la fuerza parece estar creciendo más fuerte a medida que el universo se expande. A falta de un nombre mejor, los científicos llaman a esta fuerza misteriosa energía oscura.
A diferencia de la materia oscura, los científicos no tienen una explicación plausible para la energía oscura. Según una idea, la energía oscura es un quinto y desconocido tipo de fuerza fundamental llamada quintaesencia, que llena el universo como un fluido. Se ha llegado a especular que conocer el funcionamiento de la energía oscura podría servir para impulsar naves extraterrestres a grandes velocidades.


Este diagrama revela cambios en la tasa de expansión desde el nacimiento del universo hace 15 mil millones de años. Cuanto más somera sea la curva, más rápida será la velocidad de expansión. La curva cambia notablemente hace unos 7.500 millones de años, cuando los objetos en el universo comenzaron a volar a gran velocidad. Los astrónomos teorizan que la velocidad de expansión más rápida se debe a una misteriosa fuerza oscura que está separando a las galaxias.Fuente: NASA / STSci / Ann Feild

Muchos científicos también han señalado que las propiedades conocidas de la energía oscura son consistentes con una constante cosmológica, una constante matemática que Albert Einstein agregó a su teoría de la relatividad general para hacer que sus ecuaciones encajen con la noción de un universo estático. 

Según Einstein, la constante sería una fuerza repulsiva que contrarresta la gravedad, evitando que el universo colapse en sí mismo. Más tarde, Einstein descartó la idea cuando las observaciones astronómicas revelaron que el universo se estaba expandiendo, llamando a la constante cosmológica su "mayor error". Desafortunadamente, nadie entiende por qué la constante cosmológica debería estar allí, y mucho menos por qué tendría exactamente el valor correcto para causar la aceleración observada del universo. 

Ahora que sabemos que la expansión del universo se está acelerando, la adición de energía oscura como una constante cosmológica podría explicar claramente cómo se está separando el espacio-tiempo. Pero esa explicación aún deja a los científicos sin idea de por qué existe la extraña fuerza en primer lugar.


Descubrimientos recientes
Fecha                         Descubrimiento
20  junio de 2018 XMM-Newton encuentra material intergaláctico perdido
18  abril de 2018         ¿Dónde está la materia que falta en el universo?
28 marzo de 2018 La materia oscura se pierde en la galaxia Oddball
19 diciembre de 2017 Un nuevo giro en el cuento de la materia oscura: racimo Perseus
26 octubre de 2017 La frontera final - Abell S1063
28 abril de 2017         ¿Es la materia oscura indetectable? (Abell 262, Abell 383, Abell 1413 y Abell 2390)
21 febrero de 2017 Posibles relaciones de materia oscura en Andromeda Galaxy
12 agosto de 2016 La misión Fermi amplía su búsqueda de materia oscura
28 abril de 2016         Probando Dark Energy con Clusters
26 marzo de 2015 Hubble y Chandra encuentran pistas que pueden ayudar a identificar la materia oscura




https://science.nasa.gov/astrophysics/focus-areas/what-is-dark-energy

Publicar un comentario

0 Comentarios