Materia escura en busca de información

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

• Astronautika

Chámase escura á maior parte do universo. Non aparece no espectro electromagnético, polo que non é visible. É posible que a luz da materia escura sexa moi débil, polo que as ferramentas astronómicas actuais non serán capaces de detectar. Pero está aí, aínda que non se vexa, pódese detectar. E segundo os cálculos realizados, no universo só se pode ver un 10%. Por exemplo, as galaxias estarían dentro dese 10%, rodeadas de materias escuras. Segundo os expertos, a materia escura tivo moito que ver na formación das galaxias.

A existencia de materia escura descubriuse en 1932 grazas ao traballo do astrónomo Jan Oort. Aquel astrónomo estaba a investigar a influencia da gravidade da Vía Láctea nas estrelas de ao redor, e así puido medir a masa do disco da Vía Láctea. Tivo una gran sorpresa, xa que a masa que se lle extraeu era dobre que as estrelas e nebulosas que se podían ver. Un ano despois, os astrónomos Fritz Zwicky e Sinclair Smith, mentres estudaban os conxuntos de galaxias, obtiveron una conclusión similar pero máis sorprendente: as galaxias que se podían ver só representaban o 10% da masa necesaria paira accionar por gravidade o conxunto de galaxias. O conxunto de galaxias que estaban a observar debía romper en teoría, xa que a atracción gravitatoria intergaláctica era moito menor que a enerxía cinética das galaxias, é dicir, o conxunto debía romper, pero non rompía. De aí deduciuse que, para que os conxuntos de galaxias estivesen agrupados, debía existir algo que engadía masa, a materia escura.

Desde entón atopáronse probas de materia escura en varias ocasións. Quizais o máis destacado en 1972 R. Brent Tullyk e J. Richard Fischer foi una investigación presentada por científicos. Ambas as persoas realizaron una investigación de 9 anos. Durante este tempo analizáronse unhas 2.200 galaxias situadas no conxunto de galaxias chamadas Virgo. Dentro do conxunto de galaxias de Virgo atópase a enorme galaxia elíptica coñecida como M-87. Na órbita desta galaxia hai numerosas galaxias pequenas, estrelas e masas de gas quente. A fricción que xera a forza de gravidade da galaxia M-87 fai que todos estes corpos xeren raios X. Ao redor do conxunto de galaxias de Virgo hai un anel de galaxias cun diámetro de 35 millóns de anos luz. Este anel non pode estar recolleito só pola forza de gravidade das galaxias que hai nel, xa que estas galaxias móvense moi rápido. Por tanto, o único que mantén toda a estrutura pode ser a materia escura.

En resumo, a materia escura parece ser o esqueleto de grandes estruturas. E isto é sorprendente, xa que a maior parte da materia escura está constituída por partículas elementais, é dicir, as cousas máis grandes que se coñecen fórmanse grazas ás pequenas cousas que se coñecen.

Materia escura en cosmología

Segundo algúns astrónomos, os protones e neutróns son os compoñentes da materia escura, por dicilo dalgunha maneira, os compoñentes "convencionais". Planetas, cometas, obxectos incapaces de pór en marcha a fusión de hidróxeno -ananos marróns-, pegadas de estrelas -ananas brancas frías-, e algúns gases entrarían neste grupo anterior. Outros consideran como partículas "anormais" os compoñentes da materia escura que non son capaces de interactuar coa materia común. Salvo os neutrinos, estas partículas non convencionais aínda existen a nivel teórico porque non se detectaron.

E todo o anterior ten importancia? Pois si, e é incrible.

En cosmología existe un parámetro coñecido como densidade crítica. Este parámetro establece a fronteira entre a crenza de que o universo se expande constantemente e a contracción e colapso do universo. Se a densidade da materia no universo fose maior que esa densidade crítica, o universo contraeríase, mentres que se fose menor o universo seguiría crecendo. Por tanto, paira saber cal será o destino do universo é imprescindible coñecer a materia.

Paira contabilizar esta materia, só se pode contar o que está á vista hoxe en día -estrelas, galaxias, nebulosas…-, pero tamén está a materia escura, a cuestión é que non se coñece canto e que tipo de materia escura hai. De feito, a materia escura convencional, formada por neutrinos, por exemplo, e a non convencional, como a neutralina.

Seguindo as teorías de Hawking, a principios da década dos 90 o científico estadounidense Denis Sciama apostou pola teoría dos neutrinos, segundo o cal os neutrinos, pequenas partículas sen carga eléctrica pero con masa, serían capaces de frear a expansión do universo. Segundo isto, se o universo tivese suficiente peso, a forza de gravidade prevalecería sobre a capacidade de expansión e a expansión quedaría freada, mentres que se houbese menos masa -menos materia escura, polo demais– a expansión do universo non se vería interrompida. Co obxectivo de clarificar o debate, hai tres anos lanzouse ao espazo o satélite Minisat, co obxectivo, entre outros, de realizar un experimento preparado por Dennis Sciama paira investigar a materia escura. En abril do ano pasado recolléronse os primeiros datos, pero o propio Sciama dixo que pouco se aclaraba. Meses despois, en setembro, un grupo de astrofísicos españois sinalou que había erros de cálculo nas teorías de Sciama, que os neutrinos non eran capaces de frear a expansión do universo, polo que o universo expandirase constantemente.

O debate, a clarificación da materia escura, abrirá a porta do destino do universo.

Publicado en 7