La naturaleza escurridiza de la materia oscura

Más del 80% de toda la materia del universo se compone de algo que los científicos nunca han visto. Se llama materia oscura y solo asumimos que existe porque sin ella el comportamiento de las estrellas, los planetas y las galaxias simplemente no tendría sentido.

Ilustración de materia oscura en el centro de una galaxia.
Ilustración de materia oscura en el centro de una galaxia.

La materia oscura es completamente invisible. No emite luz ni energía y, por lo tanto, no puede ser detectado por sensores y detectores convencionales. La clave de su naturaleza escurridiza debe estar en su composición, piensan los científicos.

La materia visible, también llamada materia bariónica, consiste en bariones, un nombre general para partículas subatómicas, como protones, neutrones y electrones. Los científicos solo especulan de qué está hecha la materia oscura. Podría estar compuesto por bariones, pero también podría ser no bariónico, es decir, estar formado por diferentes tipos de partículas.

La mayoría de los científicos piensan que la materia oscura está compuesta de materia no bariónica

La mayoría de los científicos piensan que la materia oscura está compuesta de materia no bariónica. Se cree que el candidato principal, WIMPS (partículas masivas de interacción débil), tiene de diez a cien veces la masa de un protón, pero sus interacciones débiles con la materia "normal" las hacen difíciles de detectar. Los neutralinos, partículas masivas hipotéticas más pesadas y más lentas que los neutrinos, son los principales candidatos, aunque aún no se han detectado.

Los neutrinos estériles son otro candidato. Son partículas que no forman parte de la materia regular. Un río de neutrinos sale del Sol , pero debido a que rara vez interactúan con la materia normal, pasan a través de la Tierra.

Hay tres tipos conocidos de neutrinos; un cuarto, el neutrino estéril, se propone como candidato a materia oscura. El neutrino estéril solo interactuaría con la materia regular a través de la gravedad.

"Una de las preguntas pendientes es si existe un patrón en las fracciones que van en cada especie de neutrino", señaló a Space Tyce DeYoung, profesor asociado de física y astronomía en la Universidad Estatal de Michigan y colaborador del observatorio de neutrinos IceCube en la Antártida.

Estrellas y nebulosas en el universo.
Estrellas y nebulosas en el universo.

El axión neutro más pequeño y los fotinos sin carga, ambas partículas teóricas, también son posibles marcadores de posición para la materia oscura.

También existe la antimateria, que no es lo mismo que la materia oscura. La antimateria consiste en partículas que son esencialmente iguales a las partículas de materia visible, pero con cargas eléctricas opuestas. Estas partículas se denominan antiprotones y positrones (o antielectrones). Cuando las antipartículas se encuentran con las partículas, se produce una explosión que hace que los dos tipos de materia se anulen entre sí.

A diferencia de la materia oscura, los físicos pueden fabricar antimateria en sus laboratorios

Debido a que vivimos en un universo hecho de materia, es obvio que no hay tanta antimateria alrededor, de lo contrario no quedaría nada. A diferencia de la materia oscura, los físicos pueden fabricar antimateria en sus laboratorios.

¿Por qué creemos que existe la materia oscura?

Pero si no podemos ver la materia oscura, ¿cómo sabemos que existe? La respuesta es la gravedad, la fuerza ejercida por objetos hechos de materia que es proporcional a su masa. Desde la década de 1920, los astrónomos han planteado la hipótesis de que el universo debe contener más materia de la que podemos ver, porque las fuerzas gravitatorias que parecen estar en juego simplemente parecen más fuertes de lo que explicaría la materia visible por sí sola.

"Los movimientos de las estrellas te dicen cuánta materia hay", señaló Pieter van Dokkum, investigador de la Universidad de Yale, en un comunicado.

Los astrónomos que examinaron las galaxias espirales en la década de 1970 esperaban ver material en el centro moviéndose más rápido que en los bordes exteriores. En cambio, encontraron que las estrellas en ambos lugares viajaban a la misma velocidad, lo que indica que las galaxias contenían más masa de la que se podía ver.

La materia oscura se distribuye en el universo en un patrón similar a una red..¡
La materia oscura se distribuye en el universo en un patrón similar a una red.

Los estudios de gas dentro de las galaxias elípticas también indicaron la necesidad de más masa que la que se encuentra en los objetos visibles. Los cúmulos de galaxias se separarían si la única masa que contuvieran fuera la visible para las mediciones astronómicas convencionales.

En 2016, un equipo dirigido por Van Dokkum encontró una galaxia llamada Dragonfly 44, que parece estar compuesta casi en su totalidad por materia oscura

Diferentes galaxias parecen contener diferentes cantidades de materia oscura. En 2016, un equipo dirigido por Van Dokkum encontró una galaxia llamada Dragonfly 44, que parece estar compuesta casi en su totalidad por materia oscura. Por otro lado, desde 2018, los astrónomos han encontrado varias galaxias que parecen carecer por completo de ella.

La fuerza de la gravedad no solo afecta las órbitas de las estrellas en las galaxias, sino también la trayectoria de la luz. El famoso físico Albert Einstein demostró a principios del siglo XX que los objetos masivos del universo doblan y distorsionan la luz debido a la fuerza de su gravedad. El fenómeno se llama lente gravitacional. Al estudiar cómo los cúmulos de galaxias distorsionan la luz, los astrónomos han podido crear un mapa de la materia oscura en el universo.

La gran mayoría de la comunidad astronómica de hoy acepta que existe la materia oscura.

Fuente: Space.com

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Los científicos no están realmente seguros de qué es la materia oscura y algunos expertos se preguntan si existe.

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