Esa “materia” podría resolver el problema que explique la expansión del Universo y de cómo, las grandes estructuras, se alejan las unas de las otras a mayor velocidad cada vez . Si en verdad, pudiéramos constatar la existencia de la “Materia Oscura” podríamos asegurar que la mayor parte del Universo estaría compuesto de una clase de materia que no podemos ver. Y, sería lo más natural preguntar, entonces, qué efecto debe tener este descubrimiento sobre el problema de explicar la estructura a gran escala.

                                                                     Debajo de esta imagen nos dicen:

“Se llama Materia Oscura a la materia que no emite ni refleja suficiente radiación electromagnética para ser detectada con los medios técnicos actuales pero cuya existencia puede deducirse a partir de los efectos gravitatorios que causa en la materia visible.

Se ha medido la masa total de muchas galaxias y también se ha medido la velocidad a la que giran y parece que lo hacen tan rápido que su masa aparente es insuficiente para mantenerlas sin que se deshagan. Es más, la velocidad de giro de las estrellas es casi constante a partir de cierta distancia del núcleo galáctico e independiente de ésta.  Las estrellas situadas en los bordes galácticos giran casi a la misma velocidad que las que están más cerca del núcleo.

Esto sólo es posible si hay mucha más materia en las galaxias y que está más uniformemente repartida y no concentrada en su núcleo como parece.

Por lo tanto deben tener más masa de la que observamos para que la fuerza centrífuga no acabe por desperdigar las estrellas en todas direcciones. Se calcula que la Vía Láctea tiene unas 10 veces más materia oscura que materia ordinaria.

Lo mismo ocurre con las velocidades orbitales de los cúmulos de galaxias. Son excesivas para las masas que les atribuimos.”

“3 marzo 2012. Los astrónomos que usan datos del Telescopio Hubble de la NASA han observado lo que parece ser un grupo de materia oscura que es parte de restos de un naufragio entre los cúmulos masivos de galaxias. El resultado podría desafiar las teorías actuales sobre la materia oscura que predicen que las galaxias deberían estar ancladas a la sustancia invisible, incluso durante el choque de una colisión.

Abell 520 es una fusión gigante de cúmulos de galaxias situadas a 2,4 mil millones de años luz de distancia. La materia oscura no es visible, aunque su presencia y la distribución se encuentra indirectamente a través de sus efectos. La materia oscura puede actuar como una lupa, curvar la luz y causar la distorsión de las galaxias y cúmulos detrás de ella. Los astrónomos pueden usar este efecto, llamado lente gravitacional, para inferir la presencia de materia oscura en los cúmulos de galaxias masivas.”

Informes recientes de la desaparición de la materia oscura pueden ser muy exagerados, según un nuevo artículo de investigadores del Instituto de Estudio Avanzado (IAS).

Un grupo de astrónomos que utilizó telescopios de ESO anunció en abril una sorprendente falta de materia oscura en la galaxia dentro de la vecindad del Sistema Solar.

Un equipo internacional de científicos ha conseguido identificar directamente el primer filamento de materia oscura entre dos agrupaciones de galaxias, la Abell 222 y la Abell 223. Texto completo en: http://actualidad.rt.com/ciencias/view/48568-Autopistas-intergal%C3%A1cticas-detectan-hilo-de-materia-oscura-que-une-a-galaxias

                                                            

El Hubble detectó materia oscura en 25 cúmulos de galaxias (Foto: Especial NASA, ESA, M. Postman (STScI), and the CLASH Team )

El telescopio espacial Hubble, que operan en conjunto la NASA y la ESA, captó luz torcida de un cúmulo de galaxias por la materia oscura, reportaron astrónomos. Los científicos creen que las formas distorsionadas que fotografiaron dentro del proyecto de investigación Estudio de clusters y supernovas con el Hubble (CLASH, por su acrónimo en inglés de Cluster Lensing And Supernova survey with Hubble)  son causadas por esa misteriosa ‘materia oscura’, de la que se sabe que tiene el doble de gravedad y logra retorcer los rayos de luz. La materia oscura constituye el grueso de la masa del universo, sin embargo, sólo puede detectarse midiendo cómo se curva la luz en el espacio por un efecto de torsión de la gravedad, explicó la agencia espacial estadounidense en un comunicado.

Leyendo estas noticias, no sólo me sorprendo sino que, me deja anonadado, toda vez que, se hacen afirmaciones gratuitas de cuestiones que los científicos desconocen y se limitan a ponerle al resultado, una etiqueta que ya, de antemano, llevaban preparada. Esto se debería tomar más en serio y no se deben consentir expresiones que, con un firme carácter afirmativo, pretendan otorgar la categoría de “verdad” a lo que, realmente, se desconoce. Sí, puede que con vistas a la noticia quede mejor pero…es poco serio.

 

 

En realidad, la matria oscura no se puede ver, y, sin embargo, los cosmólogos la localizan con facilidad asombrosa y le dan colores en las imágenes para distinguirla de la materia ordinaria, y, siempre, en esas imágenes, me llama la atención que la representen en menor proporción que a la materia Bariónica, cuando dicen que es mucho más abundante la otra.

Una vez que hemos aceptado la idea de que la mayor parte del Universo no está formado por la materia familiar, las dificultades que debemos resolver y para las que no tenemos explicación, pierden algo de fuerza, ya que, llega en su ayuda la “materia oscura” salvadora que saca a los cosmólogo de esa situación tensa en la que no podían dar una explicación de cómo se pudieron formar las galaxias y que, con la materia oscura, todo queda resulto.

Aunque la presión de la radiación, al interaccionar con protones y electrones en el plasma del comienzo del universo, puede realmente impedir la acumulación de la materia ordinaria hasta después de que los átomos se han formado, no hay razón alguna por la que se puede decir lo mismo de la materia oscura. Esta, podría haber dejado de interaccionar pronto con la radiación del Big Bang, por ejemplo, en aquel primer segundo. En tal caso, la “materia oscura” se podría haber acumulado  bajo la influencia de la Gravedad mucho antes de la formación de los átomos. La presión de radiación no impediría este tipo de acumulación, porque la hipótesis sería que ese tipo de radiación no podría presionar sobre la materia oscura como lo hacía con la ordinaria.

 

 

 

Si esto sucedió, entonces, cuando los átomos se formaron finalmente y la materia normal era libre de comenar a agregarse, se encontraría en un universo en el que ya existirían enormes concentraciones de masa. Partículas de materia ordinaria serían fuertemente atraídas a los lugares en que la “materia oscura” ya se había congregado y se movía rápidamente hacia esos puntos.

El proceso sería como derramar agua sobre una superficie horadada por profundos agujeros; el agua correría por los agujeros y la velocidad de su carrera no tendría casi nada que ver con la fuerza que una partícula de agua ejerce sobre otra. Una vez quer la materia ordinaria está libre de la presión de radiación, caerá en los “agujeros” ya creados por la “materia oscura”, y así las galaxias y otras estructuras se pudieron formar despues de que la radiación se desapareje. Todos los razonamientos acerca de la “ventana de tiempo”, que tantos problemas causaron para la formación de las galaxias, quedarían así resultos.

 

 

                          

                                             ¿Cuánta materia oscura hace falta para formar una galaxia?

El descubrimiento es un paso clave  para entender cómo la “materia oscura”, una sustancia invisible que impregna nuestro universo, contribuyó al nacimiento de las galaxias masivas en el universo temprano. La belleza de esta idea es que toma dos problemas -la ventana del tiempo inadecuada para formación de galaxias y la existencia de materia oscura- y los une para conformar una solución al problema central de la estrucutra del Universo. “La Materia Iscura” por hipótesis, tiene una ventana de tiempo mucho más larga que la materia ordinaria, porque se despareja más pronto en el Big Bang. Tiene mucho tiempo para cumularse antes de que la materia ordinaria sea libre para hacerlo. El hecho de quen la materia ordinaria caiga entonces en el agujero gravitatorio creado de este modo sirve para explicar porque encontramos galaxias rodeadas por un halo de materia oscura. La hipótesis mata dos pájaros de un tiro.

Pero debemos recordar que en este punto sólo tenemos una idea que puede funcionar, no una teoría bien construida. Para pasar de la idea a la teoría, tenemos que responder dos preguntas importantes y difíciles:

1. ¿Cómo explica la estructura la materia oscura?

2. ¿Qué es la materia oscura?

Debajo de esta imagen, sin ningún pudor, nos ponen:

“La detección de estos fósiles estelares inmensa confirma las predicciones del modelo de la materia oscura fría de la cosmología, que propone que la actual gran diseño de las galaxias espirales se formaron a partir de la fusión de sistemas estelares menos masivos.

La estructura de escombros envuelve a la galaxia NGC 5907, situada a 40 millones de años luz de la Tierra y formada a partir de la destrucción de una de sus galaxias enanas satélites por lo menos cuatro mil millones de años. Según el equipo de investigación, la galaxia enana ha perdido la mayor parte de su masa en forma de estrellas, cúmulos estelares y materia oscura, que ha quedado distribuido a lo largo de su órbita, dando lugar a un conjunto complicado de entrecruzamiento los fósiles galácticos cuyo radio supera los 150 000 años luz.”

Nos hablan de materia oscura fría y caliente en función (según dicen) de a qué velocidad se muevan las partículas: Los neutrinos podrían formar parte de la “materia oscura caliente”. Sin embargo, nos encontramos que, según algunos, estas partículas no tienen masa, o, apenas la tienen, lo que platea un gran problema para rellenar tan ingente cantidad de materia como dicen que es la que está presente en el Universo.

Energía oscura. Desde que hace 13.700 millones de años nació en una gran explosión, el universo se expande, como un globo que se hincha, y las galaxias se alejan unas de otras. Así seguiría hasta que, si hubiera suficiente masa, la atracción gravitatoria haría que en algún momento empezara a replegarse y acabaría de nuevo todo comprimido. Caso de no haber suficiente masa en el cosmos, la expansión no cesaría nunca. Hace 14 años, unos científicos se llevaron la gran sorpresa: la expansión del universo, en lugar de ralentizarse, se acelera. Los datos vencieron el escepticismo inicial, y hasta tal punto el descubrimiento se considera sensacional que se llevó el último Premio Nobel de Física. Se ha denominado la energía oscura, pero nadie sabe qué es lo que está actuando para producir esa aceleración de la expansión.

Claro que de todo esto, con tantas implicaciones inmersas en el problema, tendríamos que estar años discutiendo y observando, programando modelos cada vez más certeros, sofisticados y reales que, nos dijeran ¿cuánta materia materia realmente tiene que haber en el Universo? y, sabiendo cuánta es la Bariónica, por eliminación, sabríamos la cantidad exacta de la “otra” si es que, realmente existe.

Además de los neutrinos masivos, yo también descartaría a los WIMPs como candidatos a esa “materia oscura” que tanto se pregona pero que nadie encuentra. El estado de la cuestión es que, difícilmente podríamos encontrar a un cosmólogo que no fuera partidario de la existencia de la materia oscura pero, el problema es adjudicar la autoría de la misma a ¿Qué candidato?

En este caso, nos aparecen los Axiones y fotinos…acompañados de muchos más.  Y, en esa tesitura, debemos concluir que, la “materia oscura” si es que existen debe estar conformada de alguna manera que desconocemos y, lo mismo que se buscaron a los neutrinos masivos, también se inventaron a los WIMPs (Partícula Masiva de Interacción Débil). Claro que, el mayor número de candidatos para la materia oscura surge de un principio conocido como supersimetría.

Las teorías que presuponen la supersimetría son aquellas que unifican las cuatro fuerzas; las teorías últimas que gobiernan el primer instante de la vida del Universo (TOE o Teoría de todas las Cosas). Pero, ¿qué es la supersimetría? Cuando la materia se rompe en sus constituyentes últimos, reconocemos dos tipos de partículas elementales. En primer lugar están los Quarks y partículas como el Electrón (leptones) que constituyen la materia sólida. Estas partículas están agrupadas bajo el término general de “fermiones”. Se caracterizan por el hecho de que giran alrededor de sus ejes de rotación a ritmos que son fracciones semienteras de una unidad básica de rotación. En otras palabras, tienen un espín 1/2,  3/2, etc., pero nunca 1, 2, …

La segunda clase de partículas se llaman Bosones y su espines son 0, 1, 2, etc. Ya hemos explicado aquí muchas veces sus propiedades y particularidades que, ahora, para este cometido de la materia oscura, no viene al caso. El caso es que, en mundo donde los fermiones y los bosones se rigieran por las mismas reglas, sería super-simétrico. Sería un mundo de simplicidad total, porque sólo habría un tipo de partícula, y constituiría la estructura como la fuerza. El modo más prometedor de comprender los orígenes del universo parece implicar teorías que postulan que todo comenzó en un estado super-simétrico.

En realidad, la supersimetría está presente por todo el Universo

No, esto no es la materia en la sombra de la que hablamos pero…   ¿Habrá un Universo en la sombra?

Las cuerdas podrían estar presentes por todo el Universo ramificadas por el espacio

En otra entrada expliqué sobre  otro candidato a “materia oscura”:  “La Cuerda Cósmica” que, en sí misma, requiere un capítulo para ella sola. Es un objeto surgido en los primeros momentos del Big bang, cuando el universo sólo tenía una edad de 10^-35 segundos, cuando la fuerza fuerte se congeló y el universo se infló. Las cuerdas podrían ser un subproducto del proceso mismo de congelación.

La gran masa de esas cuerdas nos dice que se tuvo que formar en los primeros instantes, cuando la temperatura era muy grande y las energías inmensas como para poder crear objetos exóticos que, como las cueras cósmicas pudieran tener unas densidades “infinitas” y estar situadas a lo largo de todo el universo como filamentos entre galaxias conectándolas las unas a las otras.

En primer lugar, las cuerdas son muy masivas y muy delgadas; la anchura de una cuerda es mucho menor que la de un protón, pongamos por caso. Las cuerdas no llevan carga eléctrica, así que no interaccionan con la radiación como las partículas ordinarias. Aparecen en todas las formas; largas líneas ondulantes, lazos vibrantes, espirales tridimensionales, etc. Está claro que las cuerdas son candidatos perfectos para la msteria oscura.  Ejercen una atracción gravitatoria, pero no pueden ser rotas por la presión de la radiación en los inicios del universo.

¡Es todo tan complejo! ¡Sabemos aún tan poco!

emilio silvera

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                                                                       Hardy y Ramanujan

Comentando, sobre Ramanujan y sua cuadernos perdidos, recordé lo que dijo el matemático Richard Askey: “El trabajo de este año, mientras se estaba muriendo, era el equivalente a una vida entera de un matemático muy grande”.

Lo que él consiguió era increíble.  Los matemáticos Jonathan Borwien y Meter Borwein, en relación a la dificultad y la ardua tarea de descifrar los cuadernos perdidos, dijeron: “Que nosotros sepamos nunca se ha intentado una redacción matemática de este alcance o dificultad”.

Por mi parte creo que, Ramanujan, fue un genio matemático muy adelantado a su tiempo y que pasaran algunos años hasta que podamos descifrar al cien por ciento sus trabajos, especialmente, sus funciones modulares que guardan el secreto de la teoría más avanzada de la física moderna,   la única capaz de unir la mecánica quántica y la Gravedad.

                Las misteriosas Funciones Modulares de Ramanujan

La función theta de Ramanujan está definida como:

La siguiente se convierte en la función de Euler, que está estrechamente relacionada con la función eta de Dedekind.

“Ramanujan, trabajando en total aislamiento ( y sin formación, toda su instrucción matemática la consiguió de la lectura de un oscuro y olvidado libro de matemáticas escrito por George Carr), fue capaz de redescubrir por sí mismo lo más valioso de cien años de matemáticas occidentales y de dejarnos una obra, que consta de 4.000 fórmulas en cuatrocientas páginas densamente llenas de teoremas de increíble fuerza pero sin ningún comentario ni demostración. Tenía tal intuición que los teoremas simplemente fluían de su cerebro, sin el menor esfuerzo aparente. Solía decir que las diosas Namakkal le inspiraban la fórmulas en sueños.”

                          

“Los teóricos de cuerdas al intentar manipular los diagramas de lazos KSV ( Kikkawa-Sakita-Virasoro) creados por las cuerdas en interacción encuentran unas extrañas funciones llamadas modulares que aparecen en las ramas más distantes e “inconexas” de las matemáticas((Yutaka Taniyama ( Japón, 1927-1958) observó que cada función modular está relacionada con una curva elíptica. Esto forma la base de la conjetura Taniyama-Shimura que demostró ser una parte importante en la demostración del Último Teorema de Fermat de Andrew Wiles )). Una función que aparece continuamente en la teoría de funciones modulares se denomina función de Ramanujan, en honor al matemático Srinivasa Ramanujan, nacido en 1887 en Erode, India, cerca de Madrás.”

Una serie importante utilizada para obtener dos mil millones de cifras del número Pi (π)

Las matemáticas de Ramanujan son como una sinfonía, la progresión de sus ecuaciones era algo nunca visto, él trabajaba desde otro nivel, los números se combinaban y fluían de su cabeza a velocidad de vértigo y con precisión nunca antes conseguida por nadie.   Tenía tal intuición de las cosas que éstas simplemente fluían de su cerebro.   Quizá no los veía de una manera que sea traducible y el único lenguaje eran los números.

Como saben los físicos, los ” accidentes” no aparecen sin ninguna razón.  Cuando están realizando un cálculo largo y difícil, y entonces resulta de repente que miles de términos indeseados suman milagrosamente cero, los físicos saben que esto no sucede sin una razón más profunda subyacente.  Hoy, los físicos conocen que estos “accidentes” son una indicación de que hay una simetría en juego.  Para las cuerdas, la simetría se denomina simetría conforme, la simetría de estirar y deformar la hoja del Universo de la cuerda.

Aquí es precisamente donde entra el trabajo de Ramanujan.  Para proteger la simetría conforme original contra su destrucción por la teoría cuántica, deben ser milagrosamente satisfechas cierto número de identidades matemáticas que, son precisamente las identidades de la función modular de Ramanujan.  ¡Increíble!   Pero, cierto.

En resumen, he dicho que las leyes de la naturaleza se simplifican cuando se expresan en dimensiones más altas.   Sin embargo, a la luz de la teoría cuántica, debemos corregir algo Este sentido básico de mirar la cuestión.   El enunciado correcto sería ahora:   las leyes de la naturaleza se simplifican cuando se expresan  COHERENTEMENTE en dimensiones más altas.  El añadido de la palabra coherente es crucial.   Esta ligadura nos obliga a utilizar las funciones modulares de Ramanujan, que fijan en diez la dimensión del espacio – tiempo.   Esto, a su vez, puede darnos la clave decisiva para explicar el origen del Universo.

Einstein se preguntaba a menudo si Dios tuvo alguna elección al crear el universo.   Según los teóricos de supercuerdas, una vez que exigimos una unificación de la teoría cuántica y la relatividad general, Dios no tenía elección.  La auto consistencia por sí sola, afirman ellos, debe haber obligado a Dios a crear el universo como lo hizo.

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