Matèria fosca a la recerca d'informació

2000/04/09 Kortabarria Olabarria, Beñardo - Elhuyar Zientzia

• Astronautika

Es diu fosca a la major part de l'univers. No apareix en l'espectre electromagnètic, per la qual cosa no és visible. És possible que la llum de la matèria fosca sigui molt feble, per la qual cosa les eines astronòmiques actuals no seran capaces de detectar. Però és aquí, encara que no es vegi, es pot detectar. I segons els càlculs realitzats, en l'univers només es pot veure un 10%. Per exemple, les galàxies estarien dins d'aquest 10%, envoltades de matèries fosques. Segons els experts, la matèria fosca va tenir molt a veure en la formació de les galàxies.

L'existència de matèria fosca es va descobrir en 1932 gràcies al treball de l'astrònom Jan Oort. Aquell astrònom estava investigant la influència de la gravetat de la Via Làctia en les estrelles d'al voltant, i així va poder mesurar la massa del disc de la Via Làctia. Va tenir una gran sorpresa, ja que la massa que se li havia extret era doble que les estrelles i nebuloses que es podien veure. Un any després, els astrònoms Fritz Zwicky i Sinclair Smith, mentre estudiaven els conjunts de galàxies, van obtenir una conclusió similar però més sorprenent: les galàxies que es podien veure només representaven el 10% de la massa necessària per a accionar per gravetat el conjunt de galàxies. El conjunt de galàxies que estaven observant havia de trencar-se en teoria, ja que l'atracció gravitatòria intergaláctica era molt de menor que l'energia cinètica de les galàxies, és a dir, el conjunt havia de trencar-se, però no es trencava. D'aquí es va deduir que, perquè els conjunts de galàxies estiguessin agrupats, havia d'existir alguna cosa que afegia massa, la matèria fosca.

Des de llavors s'han trobat proves de matèria fosca en diverses ocasions. Potser el més destacat en 1972 R. Brent Tullyk i J. Richard Fischer va ser una recerca presentada per científics. Totes dues persones van realitzar una recerca de 9 anys. Durant aquest temps es van analitzar unes 2.200 galàxies situades en el conjunt de galàxies anomenades Virgo. Dins del conjunt de galàxies de Virgo es troba l'enorme galàxia el·líptica coneguda com a M-87. En l'òrbita d'aquesta galàxia hi ha nombroses galàxies petites, estrelles i masses de gas calent. La fricció que genera la força de gravetat de la galàxia M-87 fa que tots aquests cossos generin raigs X. Al voltant del conjunt de galàxies de Virgo hi ha un anell de galàxies amb un diàmetre de 35 milions d'anys llum. Aquest anell no pot estar recollit només per la força de gravetat de les galàxies que hi ha en ell, ja que aquestes galàxies es mouen molt ràpid. Per tant, l'única cosa que manté tota l'estructura pot ser la matèria fosca.

En resum, la matèria fosca sembla ser l'esquelet de grans estructures. I això és sorprenent, ja que la major part de la matèria fosca està constituïda per partícules elementals, és a dir, les coses més grans que es coneixen es formen gràcies a les petites coses que es coneixen.

Matèria fosca en cosmologia

Segons alguns astrònoms, els protons i neutrons són els components de la matèria fosca, per dir-ho d'alguna manera, els components "convencionals". Planetes, cometes, objectes incapaços de posar en marxa la fusió d'hidrogen -nans marrons-, petjades d'estrelles -nanes blanques fredes-, i alguns gasos entrarien en aquest grup anterior. Uns altres consideren com a partícules "anormals" els components de la matèria fosca que no són capaces d'interactuar amb la matèria comuna. Excepte els neutrins, aquestes partícules no convencionals encara existeixen a nivell teòric perquè no s'han detectat.

I tot l'anterior té importància? Doncs sí, i és increïble.

En cosmologia existeix un paràmetre conegut com a densitat crítica. Aquest paràmetre estableix la frontera entre la creença que l'univers s'expandeix constantment i la contracció i col·lapse de l'univers. Si la densitat de la matèria en l'univers fos major que aquesta densitat crítica, l'univers es contrauria, mentre que si fos menor l'univers continuaria creixent. Per tant, per a saber quina serà la destinació de l'univers és imprescindible conèixer la matèria.

Per a comptabilitzar aquesta matèria, només es pot contar el que està a la vista avui dia -estrelles, galàxies, nebuloses…-, però també està la matèria fosca, la qüestió és que no es coneix quant i quin tipus de matèria fosca hi ha. De fet, la matèria fosca convencional, formada per neutrins, per exemple, i la no convencional, com la neutralina.

Seguint les teories d'Hawking, a principis de la dècada dels 90 el científic estatunidenc Denis Sciama va apostar per la teoria dels neutrins, segons el qual els neutrins, petites partícules sense càrrega elèctrica però amb massa, serien capaces de frenar l'expansió de l'univers. Segons això, si l'univers tingués suficient pes, la força de gravetat prevaldria sobre la capacitat d'expansió i l'expansió quedaria frenada, mentre que si hi hagués menys massa -menys matèria fosca, d'altra banda– l'expansió de l'univers no es veuria interrompuda. Amb l'objectiu d'aclarir el debat, fa tres anys es va llançar a l'espai el satèl·lit Minisat, amb l'objectiu, entre altres, de realitzar un experiment preparat per Dennis Sciama per a investigar la matèria fosca. A l'abril de l'any passat es van recollir les primeres dades, però el propi Sciama va dir que poc s'aclaria. Mesos després, al setembre, un grup d'astrofísics espanyols va assenyalar que hi havia errors de càlcul en les teories de Sciama, que els neutrins no eren capaços de frenar l'expansió de l'univers, per la qual cosa l'univers s'expandirà constantment.

El debat, la clarificació de la matèria fosca, obrirà la porta de la destinació de l'univers.

Publicat en 7