La imagen sabatina XCV

Muy buenas a todos. Con una ligera demora, llega una nueva imagen sabatina. Esta vez hablamos de astrofísica y nos introducimos en uno de los mayores misterios de esta ciencia: la materia oscura.

En realidad, no es posible explicar qué es la materia oscura porque... no se sabe realmente. Sin embargo, hoy vamos a introducirnos en los conceptos más basicos sobre esta hipotética materia. Veremos los conceptos más básicos principalmente porque en un humilde post como este no acabaríamos de explicar los entramados de esta materia.

Antes de todo, no debemos confundir antimateria con materia oscura. Explicado brevemente, la antimateria es una forma de materia formada por antipartículas, es decir, partículas idénticas en masa y espín (una propiedad física de las partículas subatómicas) pero con carga eléctrica opuesta. Por ejemplo, la antipartícula del electrón es el positrón. El electrón tiene carga negativa, y el positrón, positiva. Aclarado esto, comencemos a hablar de la materia oscura.

Se denomina como materia oscura a la materia hipotética que no emite suficiente radiación electromagnética para ser detectada con la tecnología actual, aunque su existencia puede ser deducida a partir de sus efectos gravitacionales sobre la materia visible, como estrellas o galaxias, y sobre la radiación de fondo cósmico de microondas.

Las primeras evidencias de materia oscura fueron halladas en cúmulos galácticos

Las primeras sugerencias sobre la existencia de la materia oscura proceden de 1922 de mano del físico neerlandés Jacobus Kapteyn, conocido por sus estudios sobre la Vía Láctea y la rotación de las galaxias. Posteriormente, en 1932, el astrónomo neerlandés Jan Oort también hipotetizó sobre la existencia de esta materia.

Sin embargo, fue en 1933 cuando el astrónomo suizo Fritz Zwicky, aplicando el teorema de virial sobre el Cúmulo de Coma, obtuvo las primeras evidencias de cantidades de masa no visibles. Zwicky estimó que el cúmulo tenía 400 veces más masa que la masa visible, y llamó a esta masa invisible ''materia oscura''. Esa gran cantidad de materia oscura daba al cúmulo masa y atracción gravitatoria suficiente para que se mantuviera unido. De ahí que la imagen de hoy diga que la materia oscura es la fuerza poderosa y misteriosa que mantiene unido al Universo (aunque la materia oscura no es una fuerza, la fuerza que une al Universo sería la gravedad ejercida por dicha materia).

A finales de los 60, los astrónomos estadounidenses Vera Rubin y Kent Ford analizando las curvas de rotación galácticas con los espectrógrafos más sensibles de su momento, consiguieron aportar pruebas más sólidas sobre la existencia de la materia oscura.  Estos astrónomos concluyeron que más del 50% de la masa de las galaxias se acumulaba en un oscuro halo galáctico, de hecho, la mayoría de las galaxias podrían tener una cantidad más de 6 veces superior de materia oscura que de materia.

Por lo tanto, sabemos que los cúmulos y galaxias poseen más materia de la que vemos, una materia que no somos capaces de observar, una materia ''oscura'' Pero, ¿de que podría estar compuesta esta materia? Los físicos y astrónomos barajan diversas posibilidades. Se distinguen diferentes tipos de materia oscura:

• Materia oscura bariónica. La materia bariónica es lo que conocemos comúnmente como materia. Todo lo que nos rodea está compuesto por materia bariónica. Bien, la materia oscura bariónica incluye gases no luminosos y compuestos muy densos y compactos, como los denominados MACHOs u objetos astrofísicos masivos de halo compacto, que son cuerpos masivos que al emitir poca o ninguna radiación son muy difíciles de detectar. Dentro de los MACHOs incluimos enanas marrones, estrellas de neutrinos, agujeros negros e incluso planetas aislados. De todas formas, la materia oscura bariónica solo representaría una pequeña fracción de la materia oscura total.

• Materia oscura no-bariónica. No hay bariones ni leptones en su composición. Se divide en tres tipos:

Neutrino en The Scale of The Universe 2

• Materia oscura caliente. Son partículas que viajan a velocidades relativistas (a una proporción considerable de la velocidad de la luz). Estaría formada posiblemente por neutrinos, pues son difíciles de detectar, sin embargo su pequeña masa implica que contribuirían escasamente en la masa de la materia oscura.
• Materia oscura templada. También viaja a velocidades relativistas, pero interactúa más débilmente que los neutrinos y es más escasa. Podría estar formada por gravitinos y fotinos, dos partículas hipotéticas cuya existencia no de ha demostrado.
• Materia oscura fría: No viaja a velocidades relativistas. Estaría formada por partículas hipotéticas como los axiones, los neutrones estériles y los WIMPS (partículas masivas que interactúan débilmente)

Actualmente se cree que la materia oscura está compuesta en su mayoría por materia oscura no-bariónica.

Se calcula que aproximadamente solo el 5% del Universo está formado por materia ''normal'' o bariónica. El 23% estaría compuesto por materia oscura, y el 72%, por energía oscura, pero eso es otro asunto y ya hablaremos de la energía oscura en otro momento.

Eso es todo por hoy. ¡Espero que os haya gustado y nos vemos en el siguiente post!