¿Dónde estará la Materia oscura?

Comenzaré ésta introducción diciendo que 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.

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 interplanetario, 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 que, independientemente de su temperatura, siempre emite radiación.

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.

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?

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.

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 (eso dicen).

                     Claro que la partícula de la “materia oscura” sigue sin aparecer

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, fotinos o neutrinos masivos, supervivientes de la etapa temprana del Big Bang.

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 teorías como salen a la luz, haber si alguna se lleva el premio gordo.

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 está, según pienso (como otra posibilidad), podría estar en la 5ª Dimensión, 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 generaría (es una hipótesis como otra cualquiera). Así, de esa manera, llega a”nuestro 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.

Pero desarrollemos un poco más la idea que puede conectar eso que llamamos las fluctuaciones de vacío con la materia oscura.

“Las fluctuaciones de vacío han podido ser medidas. Los investigadores han utilizado inteligentemente los pulsos de láser para comprender la naturaleza cuántica de un vacío, estableciendo un hito en los intentos por medir la nada absoluta.”

Desarrollo:

El vacñio absoluto no existe, siempre hay

En astronomía, el vacío está referido a regiones del espacio con menor contenido de Galaxias que el promedio o ninguna galaxia.  También le solemos llamar vacío cósmico. Han sido detectados vacíos con menos de una décima de la densidad promedio del Universo en escalas de hasta 200 millones de años-luz en exploraciones a gran escala.

Estas regiones son a menudos (aunque no siempre) esféricas.  El primer gran vacío en ser detectado fue el de Boötes en 1981; tiene un radio de unos 180 millones de a.l. y su centro se encuentra a aproximadamente 500 millones de a.l. de la Vía Láctea.  La existencia de grandes vacíos me sorprende a la comunidad de astrónomos, dada la existencia de cúmulos de galaxias y supercúmulos a escalas muy grandes.

Claro que, según creo yo personalmente, ese vacío, finalmente, resultará que esta demasiado lleno, hasta el punto de que, su contenido, nos manda mensajes que, aunque hemos captado, no sabemos descifrar. Cuándo esté totalmente preparado para ello, os lo contaré, el mensaje permanece escondido fuera de nuestra vista.

Sabemos referirnos al producto o cociente de las unidades físicas básicas, elevadas a las potencias adecuadas, en una cantidad física derivada.  Las cantidades físicas básicas de un sistema mecánico son habitualmente la masa (M), la longitud (L) y el tiempo (T).  Utilizando estas dimensiones, la velocidad que es una unidad física derivada, tendrá dimensiones L/T y la aceleración tendrá dimensiones L/T². Como la fuerza es el producto de una masa por una aceleración, la fuerza tiene dimensiones MLT^-2.  En electricidad, en unidades SI, la corriente, l, puede ser considerada como dimensionalmente independiente y las dimensiones de los demás unidades eléctricas se pueden calcular a partir de las relaciones estándar.  La carga, por ejemplo, se puede definir como el producto de la corriente por el tiempo.  Por tanto, tiene dimensión IT.  La diferencia de potencia está dada por la relación P=Vl, donde P es la potencia.  Como la potencia es la fuerza x distancia de dividir el tiempo (MLT²xLxT^-1=ML²T³), el voltaje V está dado por V=ML²T³l^-1.  Así queda expresado lo que en física se entiende por dimensiones referido al producto o cociente de las cantidades físicas básicas (como dijimos al principio.).

Pero volvamos de nuevo a las fluctuaciones de vacío que, al igual que las ondas “reales” de energía positiva, están sujetas a las leyes de la dualidad onda/partícula; es decir, tienen tanto aspectos de onda como aspectos de partícula.

Las ondas fluctúan de forma aleatoria e impredecible, con energía positiva momentáneamente aquí, energía negativa momentáneamente allí, y energía cero en promedio.  El aspecto de partícula está incorporado en el concepto de partículas virtuales, es decir, partículas que pueden nacer en pares (dos partículas a un tiempo), viviendo momentáneamente de la energía fluctuacional tomada prestada de regiones “vecinas del espacio”, y que luego se aniquilan y desaparecen, devolviendo la energía a esas regiones vecinas.

                                  Ondas electromagnéticas y las ondas del sonido

Si hablamos de fluctuaciones electromagnéticas del vacío las partículas virtuales son fotones virtuales; en el caso de fluctuaciones de la Gravedad en el vacío, son gravitones virtuales.

Claro que, en realidad, sabemos poco de esas “regiones vecinas” de las que tales fluctuaciones toman la energía.

¿Qué es lo que hay allí? ¿Está en esa región la tan buscada materia oscura?

En realidad sabemos que las fluctuaciones de vacío son, para las ondas electromagnéticas y gravitatorias, lo que “los movimientos de degeneración claustrofóbicos” son para los electrones dentro de una estrella enana blanca o para los neutrones dentro de una estrella de ese nombre.

Si confinamos un electrón a una pequeña región del espacio, entonces, por mucho que un trate de frenarlo y detenerlo, el electrón está obligado por las leyes de la mecánica cuántica a continuar moviéndose aleatoriamente, de forma impredecible.

Los electrones se degeneran por el Principio de exclusión de Pauli, y, se forma la Nebulosa Planetaria y la estrella enana blanca. Esto le pasará al Sol dentro de unos 5.000 millones de años

Este movimiento de degeneración claustrofóbico que produce la presión mediante la que una estrella enana blanca se mantiene contra su propia compresión gravitatoria o, en el mismo caso, la degeneración de los neutrones, mantiene estable a la estrella de neutrones que, obligada por la fuerza que se genera de la degeneración de los neutrones, es posible frenar la enorme fuerza de gravedad que está comprimiendo a la estrella.

De la misma forma, si tratamos de eliminar todas las oscilaciones electromagnéticas o gravitatorias de alguna región del espacio, nunca tendremos éxito.  Las leyes de la mecánica cuántica insisten en que siempre quedarán algunas oscilaciones aleatorias impredecibles, es decir, algunas ondas electromagnéticas y gravitatorias aleatorias e impredecibles.

Estas fluctuaciones del vacío no pueden ser frenadas eliminando su energía (aunque algunos estiman que, en promedio, no contienen energía en absoluto y que la positiva se equipara a la negativa).

                  Las fluctuaciones de vacío producen extraños fenómenos

Claro que, como antes decía, aún nadie ha podido medir de ninguna manera la cantidad real de energía que se escapa de ese supuesto “vacío”, como tampoco se ha medido la cantidad de fuerza gravitatoria que puede salir de ese mismo espacio “vacío”.

Si la energía es masa y si la masa produce gravedad, entonces ¿Qué es lo que hay en ese mal llamado “espacio vacío”?

No puedo contestar de momento esa pregunta, sin embargo, parece que no sería un disparate pensar en la existencia allí, de alguna clase de materia que, desde luego, al igual que la bariónica que sí podemos ver, genera energía y ondas gravitacionales que, de alguna manera que aún se nos oculta, escapa a nuestra vista y solo podemos constatar sus efectos al medir las velocidades a que se alejan las galaxias unas de otras: velocidad de expansión del Universo que no se corresponde en absoluto, con la masa y la energía que podemos ver.

Estoy atando cabos sueltos, uniendo piezas y buscando algunas que están perdidas de tal manera que, por mucho que miremos, nunca podremos ver.  El lugar de dichas piezas pérdidas no está en nuestro horizonte y se esconde más allá de nuestra percepción sensorial.

Estamos en un momento crucial de la Física, las matemáticas y la cosmología, y debemos, para poder continuar avanzando, tomar conceptos nuevos que, a partir de los que ahora manejamos, nos permitan traspasar los muros que nos están cerrando el paso para llegar a las supercuerdas, a la materia oscura o a una teoría cuántica de la gravedad que, también está implícita en la teoría M de cuerdas.

Estamos anclados, necesitamos nuevas y audaces ideas que puedan romper las cadenas “virtuales” que atan nuestras mentes a ideas del pasado.

En su momento, esas ideas eran perfectas y cumplieron su misión.  Sin embargo, ahora no nos dejan continuar y debemos preparar nuestras mentes para evolucionar hacia nuevos conceptos y ahondar en aquellos que, aún estando ahí presentes, no somos capaces de utilizar, como por ejemplo, el Hiperespacio de tan enorme importancia en el futuro de la Humanidad.

Cuándo sepamos “ver” dimensiones más altas, todo será mucho más sencillo y encontraremos las respuestas a los problemas que hoy, no sabemos resolver. Claro que, el problema que se nos presente es que nuestros cerebros, nuestras mentes, están diseñadas en tres dimensiones.

emilio silvera

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