Oct 22 2020
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Ciencia y Tecnología

El misterioso caso de la materia perdida

Sabemos que no hay nada m√°s grande que el Universo. Lo que no sabemos es cu√°n grande es. La parte que es posible observar tiene, m√°s o menos, un di√°metro de 91 billones de a√Īos luz y esto es lo que una vez cre√≠mos que era todo lo que hay. Hoy d√≠a sabemos que es solo el 5% de la realidad. El 95% restante se nos escapa y no sabemos realmente qu√© es. Adem√°s de la materia que podemos ver, tocar, oler, sentir y, ocasionalmente gustar, habr√≠a que agregar algo bien extra√Īo que no se ajusta a los modelos astron√≥micos en vigencia.
El primer aviso de esta extra√Īa ‚Äúmateria perdida‚ÄĚ lo dio el astrof√≠sico Fritz Zwicky en 1937. Estudiando una colecci√≥n de galaxias conocida como Coma Cluster descubri√≥ la existencia de una fuerza gravitacional que pareciera provenir de una fuente invisible. Las galaxias son cuerpos vastos, como nuestra V√≠a L√°ctea, con un promedio de mas de 150 mil a√Īos luz de di√°metro. Cada una de ellas al contener billones de estrellas tienen una enorme influencia gravitacional en su entorno y, como resultado, forman c√ļmulos con otras galaxias, todas ellas unidas por la gravedad.Fritz Zwicky, el padre de la materia oscura y las supernovas, naci√≥ en Bulgaria - SOCIEDAD
La Coma Cluster se encuentra a unos 320 millones de a√Īos luz de nosotros y contiene m√°s de mil galaxias. Cuando Zwicky empez√≥ a analizar el comportamiento de este c√ļmulo en 1933, encontr√≥ algo bien extra√Īo. De acuerdo a la teor√≠a gravitacional este conjunto de galaxias no podr√≠a permanecer unido. En general, las cosas en el universo dan vueltas al igual que nuestro sistema solar. No es de extra√Īar entonces que el Coma Cluster tambi√©n rota. Zwicky, al combinar la velocidad de rotaci√≥n del cl√ļster con una aproximaci√≥n de la cantidad de materia existente en √©l, se llev√≥ una tremenda sorpresa.
El cl√ļster giraba tan r√°pido que a tal velocidad deber√≠a volar en pedazos. La gravedad s√≥lo puede mantener los cuerpos en √≥rbita a la velocidad correcta. Si un cuerpo en √≥rbita viaja demasiado r√°pido, exceder√° la ‚Äúvelocidad de escape‚ÄĚ del sistema, abandon√°ndolo. Seg√ļn los c√°lculos de Zwicky, el Coma Cluster giraba demasiado r√°pido para mantenerse unido. Para hacerlo necesitar√≠a 400 veces m√°s materia. La conclusi√≥n, es que debe existir una gran cantidad de materia que no puede ser detectada. A esta materia desconocida que mantiene la estabilidad del sistema le dio el nombre de ‚Äúmateria oscura‚ÄĚ.
Qu√© es la materia oscura?Esta idea de Zwicky no produjo tanta excitaci√≥n como hoy d√≠a. Materia oscura era s√≥lo eso: perfectamente ordinaria que resulta ser oscura. M√°s tarde, sin embargo, se descubri√≥ que esta materia que no emite luz, incluso con la adici√≥n del concepto de agujero oscuro, no posee suficiente masa para explicar este extra√Īo comportamiento. Hay algo misterioso en el universo, algo de lo cual ni siquiera ten√≠amos idea de su existencia.
En 1976 la astrof√≠sica Vera Rubin descubri√≥ una anomal√≠a de masa similar dentro de las espirales de las galaxias. M√°s all√° del disco luminoso de la galaxia todav√≠a se pueden encontrar algunas nubes de gas aisladas y algunas estrellas brillantes cuyas velocidades orbitales, que deber√≠an estar cayendo con el aumento de la distancia, permanec√≠an extra√Īamente altas.
Estos inmensos vol√ļmenes de espacios vac√≠os ubicados en las zonas rurales de la galaxia contienen muy poca materia visible para explicar estas velocidades orbitales anormalmente altas. Seg√ļn Rubin alguna forma de ‚Äúmateria oscura‚ÄĚ, que no es materia, debe existir en estas lejanas regiones ubicadas m√°s all√° del borde visible de la galaxia. Gracias a sus trabajos, ahora se llama a estas zonas ‚Äúhalos de materia oscura‚ÄĚ. A trav√©s del universo se estima que la materia oscura contiene m√°s de seis veces la gravedad total de toda la materia visible.
Investigaciones posteriores han revelado que la materia oscura no es realmente materia ordinaria que s√≥lo se ubica por Materia oscura del espacio solo interact√ļa con la gravedaddebajo de la luminosidad. Es por √©sto que los sospechosos de siempre han sido eliminados uno despu√©s del otro… todos ellos son finalmente materia ordinaria. La ‚Äúmateria oscura‚ÄĚ ejerce la gravedad de acuerdo con las mismas reglas que sigue la materia ordinaria, pero no hace mucho m√°s que permita detectarla. Si toda masa tiene gravedad ¬Ņsignifica que toda gravedad tiene masa? No lo sabemos.
Lo que sabemos es que la materia a la que estamos acostumbrados, aquella que forma las estrellas, los planetas y la vida, es solo un ‚Äúligero glaseado en el pastel c√≥smico‚ÄĚ. En el universo hay dos efectos contradictorios. La gravedad quiere hacer que las cosas se coagulen, pero la expansi√≥n quiere diluirlas. Si se hacen los c√°lculos, r√°pidamente se llega a la conclusi√≥n de que la gravedad de la materia ordinaria por s√≠ sola nunca podr√≠a ganar la batalla.
Necesita la ayuda de esta otra cosa extra√Īa para mantener la estabilidad. Sin ella, el universo no tendr√≠a estructura, ni cl√ļster, ni galaxias, ni estrellas, ni planetas, ni vida. Para ello se necesita seis veces m√°s gravedad que la que ofrece la pura materia ordinaria. Esto no nos dice qu√© es la ‚Äúmateria‚ÄĚ oscura, s√≥lo que sus efectos son reales y que √©stos no se pueden adjudicar a la materia conocida. En el fondo no tenemos idea qu√© es. Y, sin embargo, necesita ser parte de los c√°lculos para llegar a una descripci√≥n del universo.
Stephen Hawking y su √ļltima teor√≠a del multiverso - Blog Lenovo¬ŅPodr√≠amos estar viendo los efectos de fuerzas provenientes de otra dimensi√≥n? ¬ŅUna gravedad ordinaria cruzando la membrana de un universo fantasma adyacente al nuestro? Si esto fuera as√≠, se podr√≠a decir que este universo es uno de un infinito n√ļmero de universos componiendo un Multiverso. Que sea as√≠ o no, el hecho permanece. La invocaci√≥n de la gravedad de la ‚Äúmateria oscura‚ÄĚ es esencial para entender la formaci√≥n y evoluci√≥n del universo.
Esto, por supuesto, no es toda la historia. La materia oscura contribuye con el 27% de todo lo que hay en el universo y lo que percibimos y captamos con instrumentos, con el 5%. El 68% restante es energ√≠a oscura. No es cosa peque√Īa ¬Ņcierto?, casi dos tercios de todo lo que hay, lo que significa que debe jugar un papel bien importante en el drama c√≥smico. ¬ŅCu√°n importante? La ‚Äúconstante cosmol√≥gica‚ÄĚ de Einstein, representada por la letra griega lambda, puede darnos una luz aqu√≠.
En breve, √©ste es un termino matem√°tico opcional que le permiti√≥ representar un universo est√°tico. Su √ļnica funci√≥n dentro del modelo te√≥rico fue la de oponerse a la tendencia natural de la gravedad a contraerse y terminar en una sola masa gigantesca. El universo, tal como lo teoriz√≥ Einstein, no se expande ni se contrae.¬†¬† Pero, ¬°oh¬† sorpresa!, en 1929, el astrof√≠sico Edwin P. Hubble, descubri√≥ que el universo no es est√°tico. Basado en convincentes evidencias encontr√≥ que cuanto m√°s distante se encuentra una galaxia, mas r√°pido retroced√≠a de la V√≠a L√°ctea.
C√≥mo Albert Einstein organizaba su tiempo (y por qu√© a veces se olvidaba hasta de almorzar) - INVDESEn otras palabras, el universo se est√° expandiendo. Frente a esta evidencia, Einstein, avergonzado por la constante cosmol√≥gica, que en el fondo no correspond√≠a a ninguna fuerza conocida de la naturaleza, la descart√≥ completamente, llam√°ndola el ‚Äúmayor error‚ÄĚ de su vida. Sesenta y nueve a√Īos m√°s tarde la ciencia trae de vuelta a Lambda.
En 1998 dos distintos equipos de astrofísicos, uno de la Universidad de Berkeley, en California, y el otro desde el observatorio Mount Stromlo en Camberra, Australia, anunciaron que docenas de las más distantes supernovas observadas hasta el momento aparecían notablemente más tenues de lo esperado, dado el comportamiento bien documentado de estas estrellas en explosión.
La √ļnica explicaci√≥n es que ellas est√°n 15% m√°s lejos de lo previsto por los modelos cosmol√≥gicos vigentes. Pareciera que una fuente de energ√≠a desconocida estaba causando que la tasa de expansi√≥n del universo aumentara, en lugar de disminuir, como hasta ese momento se cre√≠a. Lo √ļnico conocido que puede explicar esta aceleraci√≥n, seg√ļn los astrof√≠sicas, es la ‚Äúconstante c√≥smica‚ÄĚ.
Cuando ellos la volvieron a poner de vuelta en las ecuaciones originales de Einstein, el estado del universo volvi√≥ a coincidir con el estado de las ecuaciones de Einstein. √Čsta es la primera evidencia de que una fuerza repulsiva permea el universo, opuesta a la gravedad, raz√≥n por la cual la ‚Äúconstante cosmol√≥gica‚ÄĚ resucita de entre los muertos. De pronto Lambda, que era solo un nombre vac√≠o, adquiere realidad f√≠sica y nombre: ‚Äúenerg√≠a oscura‚ÄĚ, que empieza a ocupar uno de los lugares principales en el escenario c√≥smico.
Qué es la energía oscura? - EpsilonMag.com
Las mediciones más exactas revelan que la energía oscura es una de las cosas más prominentes del mundo, responsable del 68% de la masa-energía del universo. Una característica remarcable de Lambda y el universo en aceleración es que la fuerza repulsiva surge del interior del vacío y no de algo material. En tanto el vacío crece y la densidad de la materia y energía del universo disminuye, mayor es la influencia relativa de Lambda en los asuntos cósmicos.
Con una mayor presi√≥n repulsiva viene m√°s vac√≠o y con m√°s vac√≠o la presi√≥n repulsiva crece a√ļn m√°s, forzando una interminable aceleraci√≥n exponencial de la expansi√≥n c√≥smica. Como consecuencia todo lo que esta fuera de la V√≠a L√°ctea retroceder√° a una velocidad cada vez mayor. En un trill√≥n de a√Īos, cualquiera que viva en nuestra galaxia nada sabr√° de otras galaxias.
El universo observable consistir√° solo de las estrellas que componen la V√≠a L√°ctea. Mas all√° de nuestra noche iluminada por los cuerpos celestes, solo habr√° un oscuro vac√≠o interminable. A menos que haya un error matem√°tico en los c√°lculos, la comunidad cient√≠fica cree que algo pasa en el universo que produce un efecto importante que, por el momento, se le atribuye a la ‚Äúmateria oscura‚ÄĚ.
Cuando se estudian las galaxias cercanas, los resultados sugieren que algunas de ellas parecieran tener solo un tercio de la materia normal que cabr√≠a esperar. Incluso a la V√≠a L√°ctea le falta alrededor de la mitad de su materia normal esperada. ¬ŅD√≥nde est√° la otra mitad? Esta materia sigue perdida y todav√≠a la materia y la energ√≠a oscura siguen siendo un enigma. No tenemos idea que son. Un gran hoyo negro existe en nuestra comprensi√≥n del cosmos, pero la materia y la energ√≠a oscura, de las que por ahora solo se tiene su nombre, seguir√°n siendo tan estimulantes para la investigaci√≥n como siempre.
 
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