La materia oscura y la energía oscura

materiaoscura

Después de una larga búsqueda, el bosón de Higgs ha sido finalmente descubierto en los detectores del LHC del CERN. El modelo estándar de física de partículas está ahora completo, con todos sus componentes ya observados empíricamente.

Si además consideramos el conocimiento adquirido sobre la gravedad gracias a la relatividad general, o sobre la manera en la que las partículas interactúan, determinada por la teoría cuántica de campos, podríamos llegar a la errada conclusión de que hemos conseguido un gran nivel de conocimiento del mundo que nos rodea. Pero no es cierto. Todavía quedan muchos misterios por descifrar, y dentro de los más enigmáticos están la materia y la energía oscuras.

En 1933 el astrofísico suizo Fritz Zwicky  observaba un cúmulo de galaxias que interactuaban gravitacionalmente entre sí. Estimando la masa del cúmulo por medio del movimiento de las que estaban más cerca de los bordes, y contrastándola con la que se podía estimar por el brillo del grupo, llegó a la conclusión de que la masa tenía que ser 400 veces mayor de la que podía verse. La velocidad de los movimientos de las galaxias no se correspondía con la su masa aparente.

Posteriormente se han obtenido otras evidencias de la existencia de la materia oscura, como la observación de lentes gravitacionales producidas alrededor de cúmulos de materia oscura que envuelven a las galaxias. Estas lentes son el resultado del paso de la luz por el espacio curvado alrededor de una gran masa. La siguiente imagen es la representación de una lente gravitacional producida por un agujero negro pasando por delante de una galaxia.

La explicación más aceptada de la materia oscura, es que está compuesta por partículas pesadas que interactúan exclusivamente por medio de la gravedad, y que no emiten ni reflejan luz. Para hacernos una idea, es como si viésemos un árbol de Navidad cuya maceta está sobre una plataforma que gira a gran velocidad, en una habitación oscura y con las guirnaldas encendidas. Vemos solo las luces, no el árbol. Y las luces giran incomprensiblemente a una velocidad tal, que no se corresponde con su masa. Deberían de salir despedidas.

La materia ordinaria se corresponde solo con el 4% de la masa-energía del universo. La materia oscura se estima que es el 23%. ¿Y qué es entonces el otro 73%? Energía oscura.

Este es otro de los grandes enigmas a los que se enfrentan los científicos.

Imaginaros que lanzáis una manzana al cielo, y abrís la mano esperando que caiga. Pero no cae. En lugar de eso, se acelera cada vez más y sale despedida hacia el espacio exterior. La misma cara con la que os quedaríais es con la que se quedaron en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, cuando al realizar observaciones de supernovas lejanas descubrieron que el universo en vez de desacelerar su expansión, estaba acelerándose. Y eso no ocurre sin la existencia de algún tipo de energía que empuje a la materia separándola entre sí. Hace 4.000 millones de años el efecto de la energía oscura superó el de la gravedad y consecuentemente el universo empezó a expandirse aceleradamente. En algunos modelos extremos, en un futuro muy lejano, esta energía podría incluso llegar a vencer las fuerzas de atracción nuclear terminando con el universo en el llamado Gran Desgarro (Big Rip). Pero esto es solo teoría. Aun queda mucho trabajo por delante.

 

 

Referencias:

http://en.wikipedia.org/wiki/Gravitational_lensing

http://en.wikipedia.org/wiki/Dark_matter

http://scienceblogs.com/startswithabang/2012/07/06/now-that-weve-got-the-higgs-whats-next/

http://en.wikipedia.org/wiki/Dark_energy

  • lamentira dijo:

    @ Amildao:
    Si esa energía sigue acelerando las galaxias y separándolas unas de otras, llegará un momento en el que la velocidad relativa de una con respecto a la otra será superior a la de la luz y sencillamente dejaremos de verla porque ya no volvería a llegar ningún fotón más. Pero si sigue acelerando llegaría un momento en el que la velocidad absoluta de la galaxia se acercaría a la de la luz, y eso es algo que no puede pasar.

    De acuerdo a la Ley de Hubble, dos galaxias que se encuentran a una distancia D se separan entre sí a una velocidad DH, donde H es la constante de Hubble. Si la distancia entre las dos galaxias fuera mayor que c/H implicaría que las galaxias se separan a una velocidad mayor que la velocidad de la luz lo que no podría pasar.

    Esta paradoja se resuelve al considerar que realmente ninguna galaxia se mueve en relación con otras. Es decir, estas galaxias están en reposo relativo. Lo que realmente está ocurriendo es que el espacio entre ellas se expande. La realidad es que las galaias no se mueven con respecto a las otras.

    No va en contra de la teoría de la relatividad el que la distancia entre dos objetos crezca a mayor velocidad que la velocidad de la luz debido a la expansión del espacio. Simplemente, debido a la expansión del espacio, una galaxia sale del cono de luz pasado de la otra.

  • @ Antonio:
    Muchas gracias.

  • Por ahí es “más fácil” de asimilar imaginando el espacio-tiempo adentro de un espacio plano de dimensión mayor, en el que se pueden comparar vectores, definir velocidades relativas y demás.

    Definiendo un origen en este espacio más grande (por ejemplo, coincidente con una dada galaxia) se le pueden asignar coordenadas a objetos que viven dentro del espacio-tiempo, coordenadas que, si varían en función de algún parámetro, pueden derivarse y permitir la definición de una velocidad relativa. Si este desplazamiento se debe a que los objetos se desplazan uno respecto a otro dentro del espacio-tiempo, entonces esa velocidad relativa se corresponderá con la velocidad relativa definida dentro del espacio-tiempo (por lo menos dentro algún entorno del origen), que es la que podemos medir desde adentro, usando coordenadas definidas desde adentro.

    Ahora, si el desplazamiento se debe a que el espacio mismo se está expandiendo entonces desde adentro no hay ninguna velocidad velocidad relativa, porque nuestras coordenadas se deforman con el mismo espacio. Entonces resulta que las galaxias están en reposo relativo a pesar de estar separándose una de otra, por paradójico que suene, porque el movimiento relativo se describe con coordenadas definidas dentro de la variedad. El límite c aparece como consecuencia de las transformaciones de las coordendas definidas desde dentro, por lo que no afecta a la expansión.

    Y mejor no aclaro más, que oscurece :-D

  • @ Nicolás:
    Bueno, más o menos era lo que pretendía decir pero a tí te ha quedado mejor.

    :-D

  • @ CarlosR:

    Sobre datos técnicos no estoy muy actualizado: dicen que el magnesio ya no se usa como flash.

  • Amildao dijo:

    @ CarlosR:

    Sobre datos técnicos no estoy muy actualizado: dicen que el magnesio ya no se usa como flash.

    Imaginate con 5 años y un tarado a 7 metros que te mete un flashazo de magnesio. Un cagazo bárbaro, me pasó! :-D

  • CarlosR dijo:

    Amildao dijo:

    @ CarlosR:

    Sobre datos técnicos no estoy muy actualizado: dicen que el magnesio ya no se usa como flash.

    Imaginate con 5 años y un tarado a 7 metros que te mete un flashazo de magnesio. Un cagazo bárbaro, me pasó!

    Como evitando reincidir en una mala experiencia, escuché algunas veces decir: “no salgo más en la foto” :mareo:

  • Más sobre la existencia o ausencia de la MO
    http://www.cienciakanija.com/2012/10/04/alternativa-a-la-materia-oscura-aborda-las-galaxias-elipticas/
    A este paso sólo nos quedará encomendarnos a la sabiduria de …

  • @ NewZealander:
    Me ha dejado udted en ascuas…la MOND tiene más años que la polca, y las microondas siguen sin respuesta…


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