Materia oscura (Término)

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Nota: Este artículo se refiere al término científico. Para otros usos ver Materia oscura.

En astrofísica se denomina materia oscura a la hipotética materia que no interacciona con la radiación electromagnética, por lo que no detectada con los medios habituales (telescopios ópticos o radiotelescopios), pero cuya presencia se puede deducir a partir de los efectos gravitacionales que provoca. No se debe confundir con la energía oscura.

De acuerdo con las estimaciones actuales, la materia oscura constituye del orden del 23% de la masa del Universo y la energía oscura el 73%. Se estima que sólo aproximadamente el 4% de la densidad de energía total en el Universo deducida por sus efectos gravitacionales se puede observar directamente. Es decir, sólo el 4% del universo es visible para nuestros telescopios, y aún de esta pequeña porción no hemos localizado más que la mitad.

Evidencias de su existencia:

En 1933, el astrónomo suizo Fritz Zwicky, del CalTech, trataba de medir la velocidad a la que orbitaban tres galaxias concretas en el cúmulo de Coma. Los datos obtenidos por Zwicky indicaban que la velocidad a la que se movían aquellas galaxias vecinas no se correspondía con la masa observable que poseían. Por tanto, el suizo dedujo que debía existir algún tipo de materia que no podíamos ver y la llamó "materia escondida".

Posteriormente se han realizado otras observaciones en velocidades de rotación de las galaxias o del efecto lentes gravitacionales en cúmulos de galaxias, que corroboran esta hipótesis.

La anisotropía de la radiación de fondo de microondas también sugiere la necesidad de una mayor cantidad de materia que la visible, materia que ayudaría a explicar los modelos de formación y evolución de las grandes estructuras como galaxias, y cúmulos.

Qué es:

La composición de la materia oscura se desconoce, pero existen numerosos candidatos postulados para explicar al menos una parte de la misma:

La primera opción sería la materia oscura bariónica (compuesta por bariones como el protón y el neutrón). Serían gases tenues no luminosos y los denominados MACHOs (objetos masivos que no emiten radiación, no asociados a sistemas solares y que vagan libremente por la galaxia). Sin embargo, la cantidad de esta materia más o menos normal estaría limitada y sólo podría explicar una pequeña parte de la materia oscura.

Dentro de la materia oscura no barionica se ha postulado la denominada materia oscura caliente: partículas moviéndose a velocidades relativista, como por ejemplo los neutrinos. Los neutrinos poseen muy poca masa e interactúan muy poco con la materia ordinaria, son partículas muy difíciles de detectar. Nuevamente, partículas de este tipo podrían explicar otra pequeña porción de la materia oscura.

La materia oscura fría sería también no bariónica, pero formada por partículas que no se mueven a velocidades relativistas. Se han postulado diversas partículas elementales como axiones, neutralinos, WIMPs… que no están actualmente incluidas en el Modelo Estándar, pero que podrían existir en versiones ampliadas del mismo. Puede que estar partículas pudieran explicar la gran cantidad de masa que observamos que falta en el Universo, pero de momento su existencia es meramente hipotética, aunque se están diseñando experimentos para tratar de detectarlas.

Explicaciones alternativas:

Como se puede comprobar, actualmente existe un enorme grado de desconocimiento sobre la explicación de los fenómenos gravitacionales que han llevado a postular la materia oscura como una posible respuesta.

Existen otras posibles explicaciones para resolver estas inconsistencias de las observaciones con la teoría que, básicamente, consisten en postular que las actuales teorías gravitacionales deben ser modificadas.

Por ejemplo, una de estas teorías alternativas especula con que las fuerzas gravitacionales a grandes distancias son mayores que las predichas por la mecánica newtoniana, por lo que habría que corregir estas leyes. Otras posibilidades son modificar el valor de la constante cosmológica y hacerla variable en la distancia o en el tiempo, modificación de la Teoría de la Relatividad General…

Sin embargo, en sus actuales formulaciones, todas estas teorías tienen problemas para hacer consistentes todas las observaciones realizadas y la mayoría de los astrofísicos se inclinan a aceptar la existencia de materia oscura como la explicación más sencilla.

Aún así, sólo futuros experimentos podrán decir quién está más cerca de la verdad.

Materia oscura en la ciencia ficción:

El término materia oscura ha sido muy mal utilizado en la mayoría de obras de ciencia ficción y especialmente en las de fantasía, donde se ha convertido en una especie de accesorio exotérico de difusos fundamentos científicos, útil para cualquier función que se desee. Algunas veces se le llega a atribuir propiedades antigravitatorias, algo radicalmente contrario a las observaciones que dieron lugar a su proposición (confundiéndolo, probablemente, con la aún más enigmática energía oscura).

En muchos videojuegos el jugador puede adquirir objetos, armas y armaduras fabricados con materia oscura, sin que se especifique nada más. Los autores suponen una homogeneidad a la misma que probablemente no tenga (recordemos a los neutrinos, neutralinos, axiones…). Aunque, salvando estas concesiones a lo desconocido, la idea de fabricar objetos con materia oscura no deja de ser interesante por las propiedades que pudieran tener como no interaccionar con la radiación electromagnética.

En la serie de televisión Futurama (David X. Cohen y Matt Groening, 1999) la materia oscura es el combustible fundamental de la nave espacial de Planet Express. Se trataría de materia extradensa, hasta el punto de que un decímetro cúbico pesaría 5 toneladas. El concepto en la serie es tratado de manera notablemente irreverente, haciendo juegos de palabras con otras posibles acepciones debido a que este combustible no deja de ser, en realidad, material defecado por la mascota nibbloniana de Leela.

En el lado opuesto a esta corriente materialista, tenemos como ejemplo el relato de César Mallorquí, Materia oscura (1993), en la que una tribu amazónica es la responsables de mantener a las galaxias en su sitio pese a esta falta de materia detectada por los modelos.