Materia oscura en busca de información

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

• Astronautika

Se llama oscura a la mayor parte del universo. No aparece en el espectro electromagnético, por lo que no es visible. Es posible que la luz de la materia oscura sea muy débil, por lo que las herramientas astronómicas actuales no serán capaces de detectar. Pero está ahí, aunque no se vea, se puede detectar. Y según los cálculos realizados, en el universo sólo se puede ver un 10%. Por ejemplo, las galaxias estarían dentro de ese 10%, rodeadas de materias oscuras. Según los expertos, la materia oscura tuvo mucho que ver en la formación de las galaxias.

La existencia de materia oscura se descubrió en 1932 gracias al trabajo del astrónomo Jan Oort. Aquel astrónomo estaba investigando la influencia de la gravedad de la Vía Láctea en las estrellas de alrededor, y así pudo medir la masa del disco de la Vía Láctea. Tuvo una gran sorpresa, ya que la masa que se le había extraído era doble que las estrellas y nebulosas que se podían ver. Un año después, los astrónomos Fritz Zwicky y Sinclair Smith, mientras estudiaban los conjuntos de galaxias, obtuvieron una conclusión similar pero más sorprendente: las galaxias que se podían ver sólo representaban el 10% de la masa necesaria para accionar por gravedad el conjunto de galaxias. El conjunto de galaxias que estaban observando debía romperse en teoría, ya que la atracción gravitatoria intergaláctica era mucho menor que la energía cinética de las galaxias, es decir, el conjunto debía romperse, pero no se rompía. De ahí se dedujo que, para que los conjuntos de galaxias estuvieran agrupados, debía existir algo que añadía masa, la materia oscura.

Desde entonces se han encontrado pruebas de materia oscura en varias ocasiones. Quizás lo más destacado en 1972 R. Brent Tullyk y J. Richard Fischer fue una investigación presentada por científicos. Ambas personas realizaron una investigación de 9 años. Durante este tiempo se analizaron unas 2.200 galaxias situadas en el conjunto de galaxias llamadas Virgo. Dentro del conjunto de galaxias de Virgo se encuentra la enorme galaxia elíptica conocida como M-87. En la órbita de esta galaxia hay numerosas galaxias pequeñas, estrellas y masas de gas caliente. La fricción que genera la fuerza de gravedad de la galaxia M-87 hace que todos estos cuerpos generen rayos X. Alrededor del conjunto de galaxias de Virgo hay un anillo de galaxias con un diámetro de 35 millones de años luz. Este anillo no puede estar recogido sólo por la fuerza de gravedad de las galaxias que hay en él, ya que estas galaxias se mueven muy rápido. Por tanto, lo único que mantiene toda la estructura puede ser la materia oscura.

En resumen, la materia oscura parece ser el esqueleto de grandes estructuras. Y esto es sorprendente, ya que la mayor parte de la materia oscura está constituida por partículas elementales, es decir, las cosas más grandes que se conocen se forman gracias a las pequeñas cosas que se conocen.

Materia oscura en cosmología

Según algunos astrónomos, los protones y neutrones son los componentes de la materia oscura, por decirlo de alguna manera, los componentes "convencionales". Planetas, cometas, objetos incapaces de poner en marcha la fusión de hidrógeno -enanos marrones-, huellas de estrellas -enanas blancas frías-, y algunos gases entrarían en este grupo anterior. Otros consideran como partículas "anormales" los componentes de la materia oscura que no son capaces de interactuar con la materia común. Salvo los neutrinos, estas partículas no convencionales todavía existen a nivel teórico porque no se han detectado.

¿Y todo lo anterior tiene importancia? Pues sí, y es increíble.

En cosmología existe un parámetro conocido como densidad crítica. Este parámetro establece la frontera entre la creencia de que el universo se expande constantemente y la contracción y colapso del universo. Si la densidad de la materia en el universo fuera mayor que esa densidad crítica, el universo se contraería, mientras que si fuera menor el universo seguiría creciendo. Por lo tanto, para saber cuál será el destino del universo es imprescindible conocer la materia.

Para contabilizar esta materia, sólo se puede contar lo que está a la vista hoy en día -estrellas, galaxias, nebulosas…-, pero también está la materia oscura, la cuestión es que no se conoce cuánto y qué tipo de materia oscura hay. De hecho, la materia oscura convencional, formada por neutrinos, por ejemplo, y la no convencional, como la neutralina.

Siguiendo las teorías de Hawking, a principios de la década de los 90 el científico estadounidense Denis Sciama apostó por la teoría de los neutrinos, según el cual los neutrinos, pequeñas partículas sin carga eléctrica pero con masa, serían capaces de frenar la expansión del universo. Según esto, si el universo tuviese suficiente peso, la fuerza de gravedad prevalecería sobre la capacidad de expansión y la expansión quedaría frenada, mientras que si hubiera menos masa -menos materia oscura, por lo demás– la expansión del universo no se vería interrumpida. Con el objetivo de clarificar el debate, hace tres años se lanzó al espacio el satélite Minisat, con el objetivo, entre otros, de realizar un experimento preparado por Dennis Sciama para investigar la materia oscura. En abril del año pasado se recogieron los primeros datos, pero el propio Sciama dijo que poco se aclaraba. Meses después, en septiembre, un grupo de astrofísicos españoles señaló que había errores de cálculo en las teorías de Sciama, que los neutrinos no eran capaces de frenar la expansión del universo, por lo que el universo se expandirá constantemente.

El debate, la clarificación de la materia oscura, abrirá la puerta del destino del universo.

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