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MATERIA OSCURA

Ronald Mennickent Cid

Astrónomo. Director departamento de astronomía, Universidad de Concepción.

Las galaxias son agrupaciones de miles de millones de estrellas. Nuestra propia estrella, el Sol, es parte de la galaxia que llamamos Vía Láctea. En las noches estrelladas y lejos de la contaminación luminosa de nuestras ciudades podemos ver esta Vía Láctea como un camino de luz en la bóveda celeste. Como el ojo humano no puede distinguir cada una de sus estrellas en particular, la Vía Láctea nos parece una banda difusa de luz. Las dimensiones de la Vía Láctea son enormes. Un rayo de luz tardaría 100.000 años en cruzarla de extremo a extremo. Por el contrario, un rayo de luz tarda sólo 8 minutos y 18 segundos en llegar desde el Sol hasta la Tierra.

Las estrellas se desplazan alrededor de los centros de sus galaxias describiendo enormes trayectorias y  demorándose millones de años en completar un  simple giro. Lo mismo sucede con el Sol, que demora unos 230 millones de años en dar una vuelta alrededor del centro galáctico y que por consiguiente  ha descrito unas 20 órbitas completas desde su nacimiento, hace unos 5000 millones de años. Mientras tanto, nuestra vida continúa aquí en la Tierra y es como un suspiro comparado con el tiempo que demora nuestro Sol en desplazarse por la Vía Láctea.

Uno de los misterios más grandes que enfrenta la astronomía contemporánea surgió de la observación del movimiento de las estrellas alrededor del centro galáctico. Dichas estrellas deben trasladarse con velocidades que dependen de su posición al centro; mientras más lejos, con menor velocidad. Estrellas cercanas al centro, por otra parte, deberían viajar rápidamente. Esto sucede también, por ejemplo, con los planetas del sistema solar, aquellos más cercanos al Sol como Mercurio y Venus se trasladan más rápido a su alrededor que aquellos lejanos como Neptuno u Urano. Este comportamiento es el resultado de la gravitación universal, cuya expresión más conocida es la  ley de Gravedad de Newton. Esta ley nos dice, esencialmente, que mientras mas lejano esté un objeto orbitando su centro de atracción, más lento debe de viajar en su órbita.

Lo sorprendente es que las observaciones indican que esta ley no se cumple en la mayoría de las galaxias. En  nuestra galaxia, por ejemplo, las estrellas parecen viajar  a la misma velocidad alrededor del centro galáctico a partir de cierta distancia. Es decir, independientemente de su posición relativa al centro galáctico, las estrellas viajan con casi la misma velocidad.

Una interpretación para este fenómeno de rotación galáctica es que existe más materia en las galaxias que la que podemos ver y detectar con instrumentos sensibles a la luz. Esta es la denominada  “materia oscura”  del Universo. Durante los últimos años se ha establecido que este tipo de materia domina el universo, en el sentido que constituye un 85% de la materia total, siendo el otro 15% la materia ordinaria. Investigaciones han demostrado que la materia oscura no puede consistir de pedazos de estrellas muertas, agujeros negros o planetas, o cualquier otro tipo de materia conocida no luminosa. También se ha demostrado que no puede estar formada de neutrinos, una partícula subatómica de masa muy pequeña que no interactúa prácticamente con la materia. ¿Entonces, qué es la materia oscura y de qué está compuesta? Bueno, hoy se barajan varias hipótesis. Hay científicos que dicen que no existe, y que todo el problema radicaría  en  la forma en que opera la fuerza de gravedad universal. Para ellos, la fórmula establecida por Newton en 1687 en su obra “Principios matemáticos de la filosofía natural” es válida sólo en regiones cercanas a la tierra, pero debe ser modificada cuando se trata  la influencia gravitacional en las enormes extensiones del espacio intergaláctico. Estos científicos proponen entonces una gravedad newtoniana modificada, denominada MOND. Si embargo, esta teoría, a pesar de explicar bien el fenómeno de rotación galáctica, no ha podido dar cuenta de todas las observaciones disponibles, especialmente aquellas que mostrarían que la materia oscura se distribuye de manera diferente a la materia ordinaria en las agrupaciones de cúmulos de  galaxias.

Otros científicos han propuesto que la materia oscura podría estar constituida por un nuevo tipo de partícula subatómica, los denominados axiones o bien los WIMPs, del inglés “partículas masivas débilmente interactuantes”.  Estas partículas podrían en principio dar cuenta de la materia oscura, pero su existencia aún no ha sido comprobada en los laboratorios de alta energía de física de partículas. Hasta ahora estas nuevas partículas forman parte del terreno de la especulación, pero existe gran expectativa que algunas de ellas puedan ser detectadas en alguno de los experimentos que se realizarán en el gran acelerador de hadrones que recién entró en operación cerca de Ginebra en la frontera Franco-Suiza el 30 de marzo de 2010.

Este acelerador de partículas consiste en un gran tubo hueco circular de longitud cercana a los 27 kilómetros, en cuyo interior existen cerca de 10.000 imanes superconductores operando a una temperatura de 271 grados bajo cero. Las partículas subatómicas chocan entre sí unas 600 millones de veces por segundo, alcanzando una tempratura 10.000 veces la del interior del Sol.

Sólo el tiempo dirá si el acelerador de hadrones revela el misterio de la materia oscura.

Lo cierto es que la próxima vez que miremos al cielo, podemos pensar que todo lo que ven y observan nuestros ojos, y tocan nuestras manos, no es sino una pequeña fracción del contenido total de materia del universo. La materia ordinaria que conocemos es sólo un 15% de la materia total que existe. Es como si un gigante oscuro y dormido dominase las profundidades del espacio, y nuestros ojos no estén preparados para  observarlo, pero sí quizás lo podamos hacer en un futuro próximo con nuestros instrumentos, que, despues de todo, son las extensiones de nuestros sentidos.

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4 Comentarios en MATERIA OSCURA

  1. Sensacional, no hay otro adjetivo para su clase Doctor.
    Gracias por Ilustrarnos.

  2. Excelente leer astronomía de difusión, en La Ventana. Gracias a la editorial y a Ronald.

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