El Lado Oscuro del Universo (I)

Inauguramos este blog con un tema del que se oye hablar frecuentemente pero del que, sin embargo, se sabe bastante poco, tanto a nivel popular como en el ámbito científico en sí. Estamos hablando de la materia y la energía oscura. ¿Qué son exactamente y que importancia tienen?

Si consideramos toda la masa que forma los planetas, las estrellas y demás cuerpos celestes comunes cabría pensar que estamos hablando de una magnitud tremendamente abrumadora, como de hecho es el caso, y que por lo tanto debe formar gran parte del universo. Sin embargo, al comparar esta cantidad con la masa del polvo interestelar que conforma las nebulosas y que mora en los cúmulos de estrellas o sistemas en formación, nos damos cuenta de que en realidad se trata sólo de una pequeña fracción. Aunque estemos hablando de cantidades más allá de nuestra comprensión, hoy en día sabemos que toda esta masa representa sólo un 4% del universo aproximadamente. Entonces, ¿que constituye el resto del total?

En 1934, Fritz Zwicky se encontraba analizando la velocidad orbital de las galaxias en cúmulos cuando se dio cuenta de que los datos que obtenía no eran consistentes con las predicciones teóricas si se tenía en cuenta solamente la masa que, presuntamente, se podía inferir que tenían dichas galaxias a partir de las observaciones recogidas por los telescopios. Por lo tanto era necesaria la existencia de algo que no hubiera sido tenido en cuenta y que aportara dicha cantidad de masa. A esta entidad de carácter desconocido se la denominó Materia Oscura. Dicha denominación se debe tanto a nuestro desconocimiento sobre ella como a que no puede ser detectada por medio de la radiación electromagnética que emite. ¿Quiere decir entonces que estamos hablando de meras suposiciones sin base empírica?

Aunque no puede ser detectada por los medios más usuales, se han conseguido elaborar mapas detallados de su distribución en el espacio gracias a las llamadas lentes gravitacionales. En la Teoría de la Relatividad de Einstein se contempla el hecho de que la luz también se ve afectada por la gravedad y por lo tanto su trayectoria puede ser curvada por masas lo suficientemente grandes.

Como se muestra en la imagen, este efecto puede provocar que, al observar un cuerpo que se encuentra detrás de una galaxia o, en el caso que nos interesa, de una región en la que hay materia oscura, percibamos una imagen múltiple de él. Cuando se registra un suceso similar, se puede concluir que en ese sector del espacio existe materia oscura y calcular con gran precisión tanto su posición como la cantidad de ella.

Otros medios de detección indirecta tienen una base mecánica, es decir, se basan en el estudio de la velocidad de rotación de las galaxias, que está directamente relacionada con la masa de éstas, aunque este método no nos permite conocer su distribución. También se han dispuesto varios laboratorios para su detección directa, uno de los cuales detectó a finales del año pasado dos posibles candidatos a materia oscura, aunque sin obtener resultado concluyentes.

La elaboración de dichos mapas de la materia oscura han llevado a los científicos a calificarla como el esqueleto del Universo, el soporte sobre el que forman las galaxias, ya que se encuentra en su mayor parte en el interior y alrededor de éstas.

Aunque la naturaleza exacta de la materia oscura permanece, aun hoy en día, como una incógnita, se cree que los llamados MACHOs (del inglés Objeto Astrofísico Masivo de Halo Compacto), término científico para referirse a estrellas enanas marrones, planetas u otros cuerpos celestes que no emiten la radiación suficiente como para ser detectados, podrían formar parte de ésta al igual que los neutrinos. Sin embargo, se estima que solo representan una pequeña parte de la materia oscura, estando ésta formada mayormente por WIMPs (del inglés Partículas Masivas Débilmente Interactivas), lo que explicaría la dificultad a la hora de su detección, aunque su existencia todavía no haya sido certificada.

¿Quiere decir esto que nuestro universo se encuentra formado por una pequeña cantidad de materia ordinaria, y el resto por materia oscura? De nuevo la respuesta es NO. Gracias a los estudios que se han hecho, sabemos que la materia oscura conforma aproximadamente un 23% del universo. De nuevo debemos volver a formular la misma pregunta que al principio: ¿es que todavía nos falta algo? ¿Qué es lo que compone más del 70% del universo?

Responderemos a estas preguntas más adelante.

~ por Kleiser en 6 abril, 2010.