La materia oscura

Existencia de la materia oscura y su descubrimiento

En algunos escritos y juegos de ficción se le atribuyen propiedades físicas o mágicas extraordinarias a la materia oscura: que sirve de combustible y de material para fabricar armas letales, que es maloliente, que desintegra a quien la toque, etc.

Estas son propiedades inconsistentes con las características propuestas por la física y no aparecen en los escritos serios de ciencia ficción. Actualmente creemos saber que los miles de millones de galaxias, cada una de ellas con centenares y miles de millones de estrellas, constituyen solamente una ínfima parte de toda la materia  del Universo y que todo el resto es absolutamente invisible y desconocido. ¿Cómo sabemos que existe si no emite ni refleja suficiente radiación electromagnética detectable por los sofisticados instrumentos disponibles en el siglo XXI?

¿Qué hay de verdad acerca de la materia oscura? Los efectos gravitacionales medidos en la materia que podemos visualizar, inducen a pensar que hay algo “desconocido” que no conseguimos percibir y que constituye nada menos que el 96% restante del Universo.

Existen muchos estudios y observaciones que corroboran el hecho de que muchas galaxias estén formadas principalmente por materia oscura.

Se cree que la Vía Láctea tiene 90% de materia oscura y solamente un 10% de materia ordinaria.

Para detectarla con mayor certeza, los investigadores tendrán que esperar a los nuevos datos que se obtengan del telescopio espacial Hubble y sobre todo a los resultados del telescopio espacial James Webb, el cual será lanzado en el año 2013.  

Materia oscura
Imagen de un cúmulo de galaxias

Allá por el año 1933, el científico suizo Fritz Zwicky (1898–1974), que trabajaba en  del Instituto Tecnológico de California (Caltech), proporcionó pruebas de la posible existencia de una materia desconocida que constituía la mayor parte del cosmos.

Por lo visto, también era un aficionado a las novelas de ciencia ficción y, aunque su descubrimiento fue algo muy serio y riguroso, decidió darle un nombre más llamativo que “materia desconocida”: la llamó “materia oscura”. Y con este siniestro nombre se ha quedado este componente desconocido del Universo.

Fritz Zwicky
Fritz Zwicky

Se sabe que Fritz Zwicky no se equivocó, pues la observación de la velocidad rotacional de las galaxias y las velocidades orbitales de las galaxias en los cúmulos, la distribución de temperatura de gas caliente en galaxias y otras múltiples mediciones, confirman que el Universo contiene mucha más materia que la que interactúa con la radiación electromagnética.
 
La composición de la materia oscura se desconoce, pero las pruebas actuales favorecen los modelos en que el componente primario de la materia oscura son unas nuevas partículas elementales llamadas colectivamente materia oscura.

En teoría, la materia normal (o bariónica, por tener entre sí interacciones detectables) está compuesta por protones, neutrones, electrones. La otra misteriosa forma de materia estaría compuesta por unas desconocidas partículas subatómicas no-bariónicas, partículas masivas de escasa interacción.

Estas hipotéticas partículas serían muy masiva y difíciles de detectar. El neutralino es uno de los candidatos para formar parte de la materia oscura y es uno de los elementos que se intenta detectar con el LHC, el acelerador de hadrones. situado en el CERN de Ginebra.

En el año 2005, los astrónomos de la Universidad de Cardiff afirmaron haber descubierto una galaxia compuesta casi enteramente de materia oscura, a 50 millones de años luz del Cúmulo de Virgo. Se le dio el nombre de VirgoHI21 y aparentemente no contiene ninguna estrella visible.

Los modelos del Big Bang y de la estructura a gran escala del Universo han sugerido que tales galaxias oscuras deberían ser muy comunes en el Universo, pero hasta ahora no ha sido posible detectar ninguna.

Si se confirmara la existencia de una galaxia oscura, sería un dato formidable que serviría para probar la teoría de la formación de galaxias y plantearía la necesidad de dar  explicaciones alternativas acerca de qué está formada la materia oscura.

Las observaciones astronómicas sugieren que la evolución del Universo se inició con estructuras pequeñas que, colapsando entre sí, formaron galaxias y después cúmulos de galaxias.
En los inicios del Universo, la materia ordinaria tendría una temperatura demasiado alta y demasiada presión liberada desde el Big Bang,  para colapsar y formar estructuras pequeñas, como las estrellas. La materia oscura actuaría como un compactador de estructuras. De aquí se infiere que la materia oscura es crucial para el modelo del Big Bang.

Se conoce un tipo de materia oscura: el neutrino. Los neutrinos tienen una masa muy pequeña, no interactúan a través de fuerzas electromagnéticas o de la fuerza nuclear fuerte y son por tanto, muy difíciles de detectar. Sin embargo, parece ser que los neutrinos ordinarios sólo constituyen una pequeña parte de la materia oscura.

Noticia del 24 de enero de 2013.  La NASA anunció oficialmente su participación en la misión Euclides de la ESA, un telescopio espacial que será puesto en órbita en el año 2020 y que está diseñado para investigar la misteriosa naturaleza de la materia y de la energía oscura. La materia oscura es invisible, pero su atracción gravitatoria está frenando la expansión del Universo. La energía oscura, sin embargo, parece estar acelerándola. Se postula que estos dos misteriosos componentes constituyen más del 95% de la masa y de la energía total del Universo. Pero qué son en realidad, continúa siendo todo un misterio. Pulse aquí para leer la noticia completa.

ENLACES INTERESANTES

La imagen más clara de la materia oscura. Artículo escrito por Kanijo en Astronomía, el 12 de enero de 2012.

Breve biografía de la astrónoma Vera Rubin

Un interesante resumen en el portal Astroverada

Noticia de unas imágenes enviadas por el telescopio espacial Hubble

Interesante VIDEO de 2 minutos acerca de la materia oscura

VIDEO de 3 minutos con explicaciones sencillas e interesantes

Una teoría del Cosmos, según Einstein: VIDEO de 47 minutos

VIDEO de10 minutos acerca de agujeros negros y materia oscura

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