Se amplian los conceptos que llegamos a comprenmder

A diferencia de la Química, la Física o la Biología, la Astronomía no parece ser una ciencia práctica, los Astrónomos no pueden experimentar sobre los objetos de su estudio. Pero, sin embargo, los avances y la tecnología están cambiando las cosas, las sondas espaciales enviadas a otros mundos están contribuyendo a que todo eso cambie. Ahora mismo la sonda Cassini está oteando los alrededores de Saturno y nos envía datos y fotografías de incalculable valor, la Mars Phoenix está posada en Marte y estudia la atmósfera del planeta y la posibilidad de vida pasada o presente.

Pero las estrellas nos quedan aún algo lejos y las galaxias de las que forman parte sólo las podemos observar con ingenios que a distancia y sirviendose de una sofisticada tecnología moderna, nos pueden informar de muchos de estos objetos estelares que a miles y millones de a.l. de la Tierra, vamos conociendo gracias a maravillas como el Hubble.

Hace ya mucho tiempo que los Astrónomos se tenían que conformar con estudiar la luz visible proveniente de los objetos celestes; hoy, se dedican a desvelar los secretos de la historia del Cosmos mediante lo que nos cuentan las radiaciones de las ondas electromagnéticas de radio, de rayos gamma o de microondas.

La electrónica y la informática ha revolucionado también la manera de tratar los datos recibidos desde las distancias siderales. Actualmente, los científicos disponen de información del Universo que, hasta hace unos pocos años era impensable.

Después de ésta pequeña introducción, continuémos con las explicaciones que, del Universo, y los objetos y fuerzas que allí están presentes, estábamos ayer.

Mach, principio de.

Hipótesis de que la inercia de los objetos es el resultado, no de la relación con el espacio absoluto newtoniano, sino con el reposo de la masa y la energía distribuida por todo el Universo.

Aunque no demostrado, y quizás indemostrable, el principio de Mach inspiró a Einstein para la elaboración de su teoría general de la relatividad.

También le debemos atribuir a Ernest Mach (1838-1916), lo que se conoce como: número de Mach que está referido al cociente entre las velocidades relativas de un fluido y un cuerpo rígido y la velocidad del sonido en ese flujo bajo las mismas condiciones de temperatura y de presión.

Si el número de Mach es mayor que uno, el fluido o cuerpo se mueve a velocidad supersónica.  Si el número de más supera 5, se dice que es hipersónico.

Masa.

Medida de la cantidad de materia de un objeto.

La importancia de la masa en nuestro Universo es tan grande que, estoy obligado a dar una explicación algo más completa y precisa sobre ella.

Al decir masa, nos estamos refiriendo también a la medida de la inercia de un cuerpo, es decir, su resistencia a la aceleración.

De acuerdo con las leyes de Newton del movimiento, si dos masas distintas, m₁ y m_2, son hechas colisionar en ausencia de cualquier otra fuerza, ambas experimentan la misma fuerza de colisión.  Si los dos cuerpos adquieren aceleraciones a₁ y a₂ como resultado de la colisión, entonces -omitida fórmula-  Esta ecuación permite comparar dos masas.  Si una de las masas se considera como una masa estándar, la masa de todas las demás puede ser medida comparándola con esta masa estándar.  El cuerpo utilizado para este fin es un cilindro de un kilogramo de una aleación de platino iridio, llamado el estándar internacional de masa.

La masa definida de esta forma es llamada masa inercial del cuerpo.

Las masas también se pueden definir midiendo la fuerza gravitacional que producen.  Por tanto, de acuerdo con la ley de gravitación de Newton,

omito fórmula

donde M es la masa de un cuerpo estándar situado a una distancia d del cuerpo de masa m_g; F es la fuerza gravitacional entre ellos, y G es la constante gravitacional.

La masa definida de esta forma es la masa gravitacional. En el siglo XIX, Roland Wötvös (1848-1919) demostró experimentalmente que las masas inerciales y gravitatorias son indistinguibles.

Aunque la masa se define formalmente utilizando el concepto de inercia (Mach), es medida habitualmente por gravitación.  El peso (W) de un cuerpo es la fuerza con que un cuerpo es atraído gravitacionalmente a la Tierra, corregida por el efecto de la rotación, y es igual al producto de la masa del cuerpo y la aceleración en caída libre (g), es decir, W=mg.

En el lenguaje común, el peso y la masa son frecuentemente usados como sinónimos; sin embargo, para fines científicos son muy diferentes.  La masa es medida en kilogramos; el peso, siendo una fuerza, es medida en newtons.  Es más, el peso depende de donde sea medido, porque el valor de g es distinto en diferentes puntos de la superficie de la tierra.  La masa, por el contrario, es constante donde quiera que se mida, sujeta a la teoría especial de la relatividad.  De acuerdo con esta teoría, publicada por Albert Einstein en 1.905, la masa de un cuerpo es una medida de su contenido total de energía.  Por tanto, si la energía del cuerpo crece, por ejemplo por un aumento de su energía cinética o temperatura, entonces su masa también crece.

De acuerdo a esta ley, un incremento de energía ΔE está acompañado por un aumento en la masa Δm, en conformidad con la ecuación de masa-energía, donde c es la velocidad de la luz.  Por tanto, si 1 kilo de agua se eleva de temperatura en 100 k, su energía interna aumentará en 4×10^-12 kg.  Este es, por supuesto, un incremento despreciable y la actuación de masa energía es solo significativa por energías extremadamente altas.  Por ejemplo, la masa de un electrón es siete veces mayor si se mueve con relación a un observador al 99% de la velocidad de la luz, c.

La masa relativista es la masa de un cuerpo medida por un observador con respecto al cual ese cuerpo se mueve.  De acuerdo con la teoría de Einstein, esta masa está dada por (omito fórmula) donde m_o es su masa en reposo y c es la velocidad de la luz.  La masa relativista solo difiere de la masa en reposo si su velocidad es una fracción apreciable de la velocidad de la luz.  Si, por ejemplo, la masa relativista es un 15% mayor que la masa en reposo.

Materia oscura.

Empezaré hablando de materia no bariónica como una forma hipotética de materia que no contiene bariones, es decir, ni protones ni neutrones.  Un ejemplo serían los átomos positron-electrón que pueden constituir la mayor parte del Universo en el futuro muy distante si los protones se desintegran.

La materia no bariónica ha sido propuesta como posible componente de materia perdida del Universo.  En este caso podría tratarse de Neutrinos, si tuvieran masa en reposo no nula, o de partículas hipotéticas llamadas W I M P S (partículas masivas débilmente interaccionantes).

Pero la materia oscura, propiamente dicha, es un material cuya presencia puede ser inferida por sus efectos sobre los movimientos de las estrellas y Galaxias, aunque no puede ser observada directamente debido a que emite poca o ninguna radiación; también conocida como materia perdida.

Se piensa que al menos el 90% de la masa del Universo se encuentra en alguna forma de materia oscura.  Existen evidencias de materia oscura en las galaxias espirales en sus curvas de rotación.  La existencia de materia oscura en los cúmulos ricos de galaxias puede ser deducida por los movimientos de las galaxias constituyentes (teorema del virial).

Una parte significativa de esta materia oscura puede encontrarse enforma de estrellas poco masivas (marrones) u objetos con masa del orden de la de Júpiter; dicha materia normal se describe como bariónica.

También puede existir materia oscura en el espacio existente entre las galaxias, y podría hacer aumentar la densidad media del Universo hasta la Densidad crítica requerida para invertir la expansión actual.

Si la teoría del Big Bang es correcta, debe existir una gran proporción de materia oscura en forma no bariónica, quizás axiones, fotitos o neutrinos masivos, supervivientes de las etapas tempranas del Big Bang.

A todo esto, nunca he oído que se pueda señalar ésa materia oscura desconocida e indetectable, como el origen de toda ella a lo largo del Universo, en los Agujeros Negros.

En realidad, nadie ha traspasado un horizonte de sucesos para visitar la singularidad de un Agujero Negro, allí donde la densidad y la energía son infinitas.

Si esa escandalosa densidad, está ahí y produce una fuerza gravitatoria descomunal, entonces ¿por qué, no pueden ser todos los agujeros negros del Universo, las responsables de esa materia oscura que hacen correr más a las galaxias mediante sus fuerzas gravitatorias conectadas las unas a las otras?

Materia oscura caliente. (y Fría).

Tipo partícula de materia no bariónica que, de acuerdo con algunas teorías, fue creada en los primeras fases del Big Bang y sobrevivir hasta el presente en número suficiente como para contribuir de forma significativa a la densidad actual del Universo.

El término caliente se refiere a que estas partículas se mueven rápidamente (a velocidades próximas a la de la luz) normalmente porque tienen una masa pequeña.

El candidato más favorable para dicha partícula (como mencionamos en el apartado anterior) es el neutrino con una masa en reposo de unos 10 eV, que es 1/500.000 la masa del electrón.

Igualmente, en los mismos términos, nos podemos referir a la “materia oscura fría”.

El término “frío” se refiere a que estas partículas se mueven a velocidades mucho menores que la de la luz, normalmente porque son pesadas.

Hay muchos posibles candidatos de materia oscura fría, como axiones, fotitos y agujeros negros primordiales (de baja masa y surgidos en el Universo temprano).

La materia oscura fría ha ayudado a resolver aparentemente, hasta hace poco, algunos de los problemas sobre formación de galaxias y estructura a gran escala del Universo.

No obstante, observaciones más recientes sugieren que las versiones más simples de este modelo no son correctas.

En definitiva, con todo esto, nos estamos refiriendo, en realidad, a una “masa perdida” o “materia invisible” adicional cuyos efectos gravitatorios delatan su presencia y que son necesarios, para explicar las velocidades de rotación de las galaxias, y también para mantener a los cúmulos de  galaxias unidos.

Sin la existencia de ésta “Materia invisible”, las velocidades de las Galaxias serían distintas, la densidad del Universo sería muy diferente y…….  quien sabe, seguramente las constantes Universales serían otras y…  en tal caso  ¿estaríamos nosotros aquí?

Está claro que, el sueño de todos los astrónomos, astrofísicos y cosmólogos del mundo, sería descubrir qué es, donde está y como se produjo esa materia oscura que, sabemos que existe en grandes cantidades y, sin embargo no la podemos ver.

Por mi parte (que también pienso), creo que la materia oscura jugó un importante papel en la creación de las estrellas y en la conformación de las galaxias. Cuando surgío el Big Bang, la expansión de Hubble habría impedido que las galaxias se formaran. Sin embargo, algo que estaba allí presente, agarró con fuerza la materia bariónica (luminosa y radiante) e hizo posible que las estrellas, 200 millones de años después aparecieran en el cielo.

La materia oscura, no emite radiación, no sabemos de qué clase de partículas estará conformada, y, la única similitud que tiene con la materia que podemos ver, es que al igual que ella, sí emite su fuerza gravitatoria. Y, si es así ¿Dónde está?

Hay tantas teorías sobre la materia oscura que, una más, no puede hacer daño, así que, por mi parte, he pensado que la Materia Oscura está en la quinta dimensión, y, a través de fluctuaciones de vacío escapan los gravitones, los Bosones portadores de la fuerza que, inciden sobre toda la materia del UNiverso tirando de ella por la enorme fuerza de Gravedad que genera.

Esta teoría que tengo desarrollada de manera amplia y precisa, ha sido inscrita en el registro Oficial de Obras científicas en la Delegación de Cultura de la Junta de Andalucia, y, de esta manera ha pasado a engrosar la larga lista de candidatos a señalar el lugar en el que se encuentra la dichosa Materia Oscura.

Claro que, eso no resuelve el problema, porque incluso si estuviera ahí dicha materia carente de radiación, quedaría aún por saber ¿Cómo se formó? ¿Qué es? ¿Qué clase de partículas la conforma?, y, un sin fín de detalles que, de momento, nadie sabe constestar pero, démosle tiempo al tiempo que, la imaginación humana, es casi tan grande como el Universo mismo.

emilio silvera

[?]