Una cosa es cierta: Las galaxias no se pudieron formar antes que los átomos. Ahora sabemos que la Gravedad es la gran fuerza desestabilizadora del universo. Nunca lo abandona del todo; siempre está actuando, tratando de unir pedazos de materia. Sería asombroso, dada la naturaleza universal de la fuerza gravitatoria, que no hubiera desempeñado un papel estelar en la formación de las galaxias pero, ¿cómo fue eso posible?

Existe materia interestelar  o material entre las estrellas. La materia interestelar de nuestra Galaxia consiste en masa en un 99% de gas y 1%  de finas partículas de polvo. También existen unas pocas partículas de rayos cósmicos muy energéticas. Y, que podamos ver, ninguna otra clase de materia ha podido ser localizado. Sin embargo…

                                                                              Un primer plano de la Nebulosa de Orión

La materia interestelar se encuentra muy esparcida, con una densidad promedio de sólo una partícula/cm3. Sin embargo, existen fuertes variaciones sobre este promedio. Las partes más densas que incluyen regiones con máseres que contienen 10   moléculas de hidrógeno  por cm3, son también las más frías con temperaturas próximas al cero absoluto.

El material más caliente tiene temperaturas de 10   K y densidades de una partícula/m³ o menos. La materia interestelar es la reserva de materia para la formación de nuevas estrellas.

Hay materiales que se encuentran entre los planetas de los sistemas solares y que incluyen las partículas eléctricamente cargadas del viento solar, las partículas sólidas de polvo interplanetatio, el material de los cometas y otros gases y polvo del espacio interestelar.

Generalmente, la materia que podemos ver es la que está formada por quarks y leptones, es decir la formada por los protones y neutrones que rodeadas de electrones forman los átomos que, a su vez, unidos forman las moléculas que finalmente dan lugar a todo lo que vemos: Planetas, estrellas, Galaxias, y demás objetos del Universo. Es la materia Bariónica.

La materia no bariónica, es una forma hipotética de materia que no contiene bariones, es decir, ni protones ni neutrones. Un ejemplo serían los “átomos” positrón-electrón que pueden constituir la mayor parte del Universo en el futuro muy distante si los protones se desintegrasen.

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 WIMPS, partículas masivas débilmente interactuantes.

Particularmente yo no creo que esto sea así, como tampoco creo en la posible existencia en el futuro de un “átomo” positrón-electrón. ¿No quedamos en que la materia y la anti-materia si se juntan se destruyen mutuamente?

Dicen que existe otra materia en el Universo 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.

Las estrellas de algunas galaxias espirales giran muy rápidamente. Según las leyes de la mecánica de Newton, la velocidad de una estrella a lo largo de su órbita depende de la masa de la galaxia contenida dentro de la órbita de la esatrella. Sin embargo, la masa visible es mucho menor de lo esperado. ¿Qué pasa aquí? ¿Dónde está la masa que nos falta para hacer posible tal situación?

Se piensa que al menos el 90%  de la masa del Universo se encuentra en alguna forma de “materia oscura”. Nos dicen que existen evidencias de materia oscura en las galaxias espirales en sus curvas de rotación. Y, desde luego a mí me resulta extraño que, si en realidad existe esa clase de materia, se pueda circunscribir a un lugar determinado, debería estar repartida por todas partes.

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 esa materia oscura puede encontrarse en forma de estrellas poco masivas u objetos con masa del orden de la de Júpiter. También se cree que existe materia oscura en el espacio entre 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 de existir una gran proporción de materia oscura en forma no bariónica, quizá axiones, fotitos o neutrinos masivos, supervivientes de la etapa temprana del Big Bang.

Esa clase de materia sigue siendo una gran incógnita al no haberse podido probar su existencia y, todo lo demás…¡son conjeturas!

Claro que, todas estas opiniones sobre la materia oscura, viene a dejar al descubierto, nuestra enorme ignorancia sobre el tema. Todo son “palos de ciego”, y, de tantas teorias como salen a la luz, haber si alguna puede acertar con la diana y se lleva el premio gordo del Nobel.

Yo no quiero ser menos, también quiero jugar, y, la mía, es la teoría de que la Materia Oscura, ésa que no podemos ver, no sabemos lo que es, ni sabemos como se forma y donde puñetas está, según pienso ( como otra posibilidad ), podría estar en la 5ª Dimensión, ya lo he comentado en otras ocasiones, y, nos llegan sus señales a través de fluctuaciones del vacío que dejan pasar a cientos de miles de millones de gravitones transportando la fuerza gravitacional que dicha materia genera. Así, de esa manera, llega a nuestra mundo de cuatro dimensiones y deja sentir su presencia, haciendo que las Galaxias se estén alejando las unas de las otras a mayor velocidad  de la que tendrían si sólo fuesen impulsadas por la gravedad generada por el material bariónico que podemos ver en el Universo. Claro que, también podría ser que, un universo hermano esté produciendo la atracción gravitacional que atrae a las galaxias a mayor rapidez cada vez…, o, ¡vaya usted a saber!

 Pero, ¿son las galaxias las que se alejan, o, por el contrario es el espacio el que se expansiona? La verdad, no es lo mismo

Espero que de una u otra manera, pronto sepamos algo de cierto sobre este extraño “material” que llamamos Materia Oscura y que, incluso, podría ser otra cosa muy diferente de la que pensamos, es decir, que no sea ninguna clase de materia y si alguna fuerza que aún no hemos podido o sabido localizar al estar inmersa en lo más profundo, entre los muchos secretos que el Universo esconde.

Nos falta mucho por conocer de nuestro propio Universo ¡es tan grande!

emilio silvera

Cuando se leen algunas noticias, podemos caer en el más profundo asombro al constatar contradicciones que van inmersas en la propia noticia. No se sabe lo que pueda ser la materia oscura ni de qué estará compuesta y, sin embargo, ¿sí han podido construir un aparato para buscarla? Si no sabemos lo que estamos buscando difícilmente podemos saber con qué lo podremos encontrar. Sin embargo, siendo posible su existencia, no hay que criticar que quieran comprobarlo de una vez por todas para seguir adelante sabiéndo de qué está hecho el Universo, o, por el contrario, buscar otras razones para dar una explicación científica al movimiento de las galaxias.

 

Hemos leído esta noricia “El detector de materia oscura más sensible del mundo”

 

“El detector de materia oscura más sensible del mundo comenzará muy pronto su rastreo oficial para captar el hipotético paso de partículas de materia oscura por la Tierra.

En el proyecto trabajan físicos de diversas instituciones en Estados Unidos y Europa, incluyendo la Universidad Brown, en Providence, Rhode Island, Estados Unidos, la Universidad de California, y el University College de Londres.

El detector LUX (de las palabras en inglés Large Underground Xenon) está ubicado a más de un kilómetro (casi una milla) de profundidad bajo las Colinas Negras (o las Black Hills en inglés), en una antigua mina de oro de Dakota del Sur, Estados Unidos, y es el dispositivo más sensible diseñado hasta ahora para buscar la materia oscura.

Aunque conforma más del 80 por ciento de la masa del universo conocido, la materia oscura no ha sido todavía detectada directamente.

Las partículas de materia oscuras no emiten luz. Por eso los científicos del LUX buscarán evidencias de las colisiones de partículas de materia oscura (que se asume serán lo que los teóricos llaman Partículas Masivas de Interacción Débil, o WIMPs por sus siglas en inglés) contra átomos de xenón dentro de la cámara del detector LUX. Si entre todas las partículas que interaccionen con átomos de xenón, hay algunas WIMPs, entonces los científicos deberían ser capaces de detectarlas a partir de dichas colisiones.

El LUX requiere un ambiente con las menores perturbaciones posibles. En julio, el detector se instaló en un recinto del Laboratorio Sanford (Sanford Lab), emplazado a unos 1.480 metros (unos 4.850 pies) de profundidad. Allá abajo está protegido de la radiación cósmica que bombardea constantemente la superficie de la Tierra. El LUX también debe ser protegido de las pequeñas cantidades de radiación natural que proviene de la masa rocosa circundante. Por eso, el detector, que tiene más o menos el tamaño de una cabina de teléfono, fue encerrado dentro de un tanque de acero inoxidable de unos 6 metros (20 pies) de alto y 7 metros y medio (25 pies) de diámetro, que luego fue llenado con más de 250.000 litros (más de 70.000 galones) de agua desionizada ultrapura que escudará al dispositivo frente a la radiación gamma y los neutrones errantes.

El tanque de agua cuenta con 20 dispositivos fotomultiplicadores, cada uno lo bastante sensible como para detectar un fotón individual. Muy de vez en cuando, una partícula de alta energía causada por la radiación cósmica atravesará la tierra hasta llegar al LUX. Cuando eso suceda, el diminuto destello de luz resultante en el agua alertará a los investigadores de que la señal correspondiente indicada por el detector no ha sido causada por materia oscura, ayudándolos así a descartar falsas detecciones de esa escurridiza forma de materia.

El detector es un cilindro de titanio de pared doble de aproximadamente dos metros de altura y uno de diámetro. En lo básico es como un termo para bebidas, sólo que no alberga café sino un tercio de tonelada de xenón, en estado líquido, enfriado a una temperatura de 107 grados centígrados bajo cero. Dentro del termo, o criostato, hay otros 122 fotomultiplicadores de menor tamaño que informarán cuando una WIMP choque contra un átomo de xenón.

La colisión entre una WIMP y un átomo de xenón debiera producir dos destellos luminosos, uno en el punto de impacto y el segundo en una capa delgada de gas xenón que hay en la parte superior del detector. El segundo destello, más fuerte que el primero, estará causado por los electrones que se desprendan durante la colisión, los cuales serán arrastrados hacia arriba por el fuerte campo eléctrico dentro del dispositivo.

Valiéndose de diversos criterios, los investigadores compararán los datos de los dos destellos para determinar si lo detectado es realmente materia oscura.”

La Fuente: NCYT Amazings

El detector AMS instalado en el exterior de la Estación Espacial Internacional (ISS). / NASA

Las galaxias son los bloques básicos que forman el universo; son como los ladrillos que forman una casa. Y, al igual que los ladrillos están compuestos por partículas más pequeñas (granos de arena), las galaxias están formadas por estrellas. Nuestro Sol es una estrella más en nuestra galaxia, muy importante para nosotros porque está muy cerca y nos da luz y calor, pero nada más. Es una estrella como las demás de la Vía Láctea, que está formada por 200.000 millones de estrellas, el Sol entre ellas.

Las estrellas de una galaxia no están quietas; están en movimiento girando siempre alrededor del centro de la galaxia. Si estuvieran quietas, la atracción gravitatoria haría que inmediatamente cayeran hacia el centro de la galaxia: es lo mismo que les pasaría a la Tierra y a los demás planetas si dejaran de girar en torno al Sol, caerían hacia el Sol.

Lo que nos preguntamos en concreto es ¿cómo giran las estrellas de una galaxia? La respuesta es muy fácil: usando las leyes de Newton, exactamente igual que las usamos para estudiar el movimiento de los planetas alrededor del Sol, deducimos que deben girar en órbitas circulares o elípticas alrededor del centro de masas (el centro galáctico). Las estrellas más lejanas irán más despacio (tardarán mucho tiempo en dar una vuelta completa a la galaxia); las más cercanas, más rápido. El Sol, que es una estrella ni muy cercana al centro galáctico ni muy alejada (está, aproximadamente, a 2/3 de radio galáctico, hacia afuera) emplea unos 250 millones de años en completar una vuelta. Pero estos números no son lo importante ahora. Lo importante es que podemos calcular con mucha exactitud los movimientos de las estrellas en cualquier galaxia usando las leyes de Newton (en realidad ni siquiera son necesarias las correcciones relativistas de Einstein, ya que las velocidades estelares, pocos cientos de km/s, son mucho menores que la velocidad de la luz; Newton es, a todos los efectos, exacto aquí).

La rotación de las galaxias se observó por primera vez en 1914, y desde entonces se ha medido con gran precisión en muchas galaxias, no sólo en la Vía Láctea. La gran sorpresa surgió cuando, en 1975, se pudo medir la velocidad de giro de las estrellas que ocupan posiciones muy alejadas del centro: esas estrellas van muchísimo más rápido que lo que les correspondería por las leyes de Newton (es como si los planetas más alejados, por ejemplo Neptuno y Plutón, orbitaran mucho más deprisa de lo que calculamos con las leyes de Newton). El hecho es que esto ocurre no en una, sino en muchas galaxias donde hemos podido medir su rotación: las partes externas de las galaxias giran mucho más deprisa que lo que esperamos. ¿Por qué ocurre eso? No se sabe.

      Tampoco sabemos si es la “materia oscura”  la que trae hacia nosotros a nuestra vecina Andrómeda

Desde hace treinta años, los astrofísicos se enfrentan a este dilema: o bien las galaxias tienen mucha materia que no vemos, pero que causa una fuerte atracción gravitatoria sobre las estrellas externas (que por ello orbitarían tan rápido) o bien ni la ley de la gravedad de Newton ni la de Einstein serían válidas para esas regiones externas de las galaxias. Las dos opciones son revolucionarias para la física: la primera implicaría la existencia de “materia oscura” en el universo (materia que no vemos pero que sí afecta al movimiento de las estrellas y galaxias), y la segunda implica que una ley básica (la de Newton/Einstein de la gravitación) es incorrecta. En el momento actual, no sabemos cual de esas dos opciones es la buena (podrían incluso ser buenas las dos, es decir, que existiera “materia oscura” y además que la teoría de Newton/Einstein estuviera mal. No creom que sea ese el problema, debe haber una tercera opción desconocida que debemos encontrar). La gran mayoría de los astrofísicos prefieren explicarlo con la “materia oscura” (un camino cómodo y fácil) antes que dudar de las leyes de la gravitación de Newton/Einstein. Esto no es sólo cuestión de gustos, es que las leyes de la gravitación funcionan con una increíble exactitud en todos los demás casos donde las hemos puesto a prueba (en los laboratorios, en las naves espaciales y los vuelos interplanetarios, en la dinámica del Sistema Solar, etc.).

Este problema de la “materia oscura” (si es que realmente existe y no es que las leyes de Newton sean incompletas) es uno de los más importantes con los que se enfrenta la astrofísica hoy en día.

Últimamente están saliendo a la luz estudios diversos (algunos contradictorios) en relación a la (posible presencia) de “materia oscura” rodeando las galaxias.

Usando una de las más poderosas supercomputadoras del mundo para simular el halo de “materia oscura” que envuelve a nuestra galaxia, unos investigadores dicen haber encontrado densos grumos y filamentos de la misteriosa “materia oscura” ocultándose en las regiones internas del halo, en el mismo vecindario que nuestro Sistema Solar.

“En simulaciones anteriores, esta región resultó lisa, pero ahora tenemos suficientes detalles para ver los grumos de materia oscura”. La permanete contradicción nos hace dudar de lo que realmente pueda haber alrededor de las galaxias y cúmulos de galaxias. Y, lahipotética “materia oscura” es la salida más cómoda para explicar lo que desconocemos.

Parece obvio que la cuestión de la naturaleza de la “materia oscura” no se puede dejar reposar hasta que alguien, algún proyecto, obtenga una respuesta que, de ser posible, venga acompañada de un buen “pedazo” de esa materia que, seguramente, encontraremos finalmente en el laboratorio.

Está muy bien generar nuevas teorías y mostrar que la “materia oscura” se debe comportar de este modo o de aquel otro, pero hasta que podamos aislar algo de esa materia y ¡realmente verla! comportándose como se supone que debe hacerlo, muchos no estaremos satisfechos.

Si estamos pendientes de las noticias especializadas, todos quieren su parte del pastel y dicen haber hallado, por fín, la dichosa “materia oscura”, unos en forma de filamentos y otros en un tenue material “invisible” que sólo se deja detectar por su incidencia en el movimiento de las estrellas, las galaxias y, en la expansión misma del Universo entero, ya que, estamos hablando de más del 90 por ciento (entre materia y energía oscura) de toda la materia que, supuestamente existe en nuestro universo.

No sería de extrañar que, finalmente, sean los Aceleradores de Partículas los que harán el trabajo y localizaran esas partículas componentes de la supuesta “materia oscura” (o lo que pueda ser) que, de existir, tendrá que estar formada por objetos pequeños al igual que la materia conocida y, aunque éstos puedan tener otras propiedades extrañas para nosotros, en procesos de grandes energías se podrá llegar hasta ellos y quedar al descubierto para que los podamos ver. De todas las maneras, algo tiene que existir y que, en un principio, posibilitó que las galaxias se pudieran formar a pesar de la expansión de Hubble. ¿Será esa sustancia cósmica que los griegos llamaban Ylem? Ellos creían que era la precursora de la materia.

Todos sabemos como funcionan estos inmensos aparatos. Son instrumentos que produce un haz de partículas -ya sean protones, electrones o cualquier otra- que viajan a velocidades cercanas a la de la luz. Dirigidas a un objetivo en alguna de las colisionesw resultantes, parte de la energía del haz será convertida (E =mc²) en la masa de nuevas partículas. No importa lo improbable que pueda ser que una partícula se produzca en tal reacción, si tenemos suficiente energía en el haz y esperamos pacientemente, más pronto o más tarde veremos lo que estamos esperando. La esperanza de los experimentadores actuales es que esto será verdad y se produzca la aparición de las partículas que componen la “materia oscura”, como aparecieron otras en el pasado.

El descomunal conglomerado técnico del LHC, cuanta con energías hasta hace bien poco impensables, es decir, podrá llegar hasta los 14 TeV, pero, ¿será suficiente esa energía para encontrar la materia oscura? Por otra parte, no será nada fácil el hallazgo por este método ya que, los candidatos más exóticos para la materia oscura de los que hemos hablado en estos días pasados, no se pueden producir aisladamente, sino que siempre deben ser creados por pares. Las teorías nos dicen, por ejemplo, que no podemos producir un único fotino aislado en ninguna reacción iniciada por el impacto de un electrón o un fotón sobre la materia ordinaria. Igualmente, no podremos producir un único selectrón, sino que debemos producir un par; un selectrín y un antiselectrón. En efecto, esto divide por la mitad la energía disponible para la conversión en masa en cualquier acelerador, pues la energía debe ser compatible para para ambos miembros del par.

Somos capaces de bautizar “al niño” antes de su nacimiento. Así de impulsivos solemos ser y dados a poner nombre a todo aunque ese todo no sea seguro de que, en realidad, pueda existir. Así nos sucede con la “materia oscura” a la que le hemos adjudicado ciertas anomalías observadas en el movimiento de las galaxias y las estrellas, los cúmulos y la expansión misma. Pero, ¿será debido a la existencia de esa otra clase de materia?

¡Cuánto nos hace trabajar la ignorancia!

Busca, busca que hallarás

Si no lo que pretendías, sí alguna respuesta

que, aunque negativa, te enseñará

En qué no debes hacer la apuesta.

emilio silvera