Los físicos tratan de ser coherentes en sus teorías. Ellas deben ser internamente consistentes y además no pueden contradecirse entre ellas. Pero donde son muy incoherentes los físicos es nombrando las cosas. Después de más de un siglo de repetirnos que materia y energía son equivalentes (¿no es E = MC2 la fórmula más mediática de la física?) entonces se les ocurre llamar a materia oscura y energía oscura a dos cosas distintas… y que además no son oscuras.
¿Qué son la materia oscura y la energía oscura? ¿cómo sabemos que existen? ¿de qué están hechas? ¿en qué se diferencian?
Comencemos señalando las similitudes. La primera: no sabemos qué son, es decir no conocemos qué tipo de partículas las componen. Solo sabemos que no están compuestas de la materia normal de la que están hechas las estrellas, los planetas y las personas. No están hechas de protones, neutrones, electrones o neutrinos. Además, ni la materia oscura ni la energía oscura sienten las fuerzas eléctricas y magnéticas y por tanto no interactúan con la luz, no la emiten pero tampoco la absorben. Son inmunes a las ondas electromagnéticas en todas las frecuencias, desde el radio, pasando por la luz visible hasta los rayos gamma. El calificativo oscuras no aplica, son transparentes.
¿Entonces cómo sabemos que existen? Porque la gravitación es universal, todo lo que tenga masa-energía crea gravedad. Ambas, materia oscura y energía oscura se detectan por sus efectos gravitacionales. Ya desde los años 30 del siglo pasado Paul Zwicky había observado en agrupaciones de galaxias ligadas por fuerzas gravitacionales, que la velocidad promedio era mucho más grande que lo que la masa del cúmulo permitía. Como si hubiera masa que contribuye a la gravedad del cúmulo pero que no se ve. En los años 70´s la gran astrónoma norteamericana Vera Rubin confirmó que las velocidades de estrellas que orbitan alrededor del centro de las galaxias tienen un comportamiento anómalo: las más alejadas deberían orbitar más lento que las más cercanas; sin embargo, lo que se observa es que la rapidez se mantiene esencialmente constante. Este comportamiento puede explicarse suponiendo que la galaxia está inmersa en un halo de materia oscura que actúa gravitacionalmente sobre las estrellas.
Otra evidencia viene de las lentes gravitacionales. La gravedad desvía la luz y el grado de desviación es mayor mientras mayor sea la masa que actúa como lente gravitacional. Podemos medir el valor de masas de grandes cúmulos midiendo las desviaciones de la luz. De nuevo, la masa inferida por este método es mucho mayor que la masa que vemos.
La materia oscura es fundamental en las simulaciones de formación de estructuras como galaxias. La materia normal sucumbe a la fuerza de atracción de la materia oscura y allí se forman galaxias y cúmulos de galaxias. Las evidencias de materia oscura son vigorosas.
¿Qué forma la materia oscura? Honestamente no lo sabemos. Los grandes
aceleradores no nos han ayudado a vislumbrar ninguna partícula elemental que
haga el trabajo. Todo oscuro.
Por otra parte, la energía oscura es el ambiguo nombre para designar nuestra
ignorancia: es cualquier cosa que haga que la expansión del universo se acelere,
y su naturaleza es aún más exótica que la de la materia oscura.
La aceleración del universo fue descubierta finalizando el siglo pasado estudiando la luz de supernovas lejanas por dos equipos independientemente cuyos líderes obtuvieron posteriormente el premio Nobel. La energía del vacío es la mejor apuesta para ser la energía oscura, y es una versión de la famosa constante cosmológica introducida por Einstein. Clásicamente el vacío es inerte, pero cuánticamente es un maremágnum de partículas y antipartículas que se crean y se aniquilan constantemente y esa efervescencia podría tener consecuencias gravitacionales.
La historia del universo es la competencia entre la materia oscura que lo frena y la energía oscura que lo acelera. A medida que el espacio se expande, la materia (oscura o no) y la radiación se diluyen; en cambio, la densidad del vacío permanece constante, y por eso triunfará en la competencia la ganará y el universo se expandirá cada vez a un ritmo mayor. Eso es lo único claro.
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En la musicalización de este post se usó
1.-Finlandia, 1899. Poema sinfónico del compositor Jean Sibelius
2.- Nebulosa Planetaria, de Diana Quintero
claro y fácil de entender.gracias
Me gusta leer sobre éste tema
Excelente querido amigo, pedagogicamente expuesta
Excelente, nisiquiera me hubiera imaginado lo que he aprendido leyendo estos interesantes articulos.