La materia oscura, un enigma cósmico que ya da la luz. ¿Esqueleto del Universo?

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Materia oscura, un enigma descomunal que ya va viendo luz...

Las estrellas en algunas galaxias espirales giran muy rápidamente. Según las leyes de la mecánica de Newton, la velocidad de una estrella a lo largo de su órbita depende de la masa de la galaxia contenida dentro de la órbita de la estrella. Sin embargo la masa visible es mucho menor que lo esperado. ¿Dónde está la masa que falta?



Las galaxias en el universo normalmente se agrupan en cúmulos que para mantenerse unidos necesitan de la fuerza de atracción gravitacional producida por una gran cantidad de masa. La masa requerida no se observa. ¿Dónde está? 
 


Las grandes estructuras que vemos en el universo se formaron a partir de pequeñas irregularidades en la distribución de la materia al momento del big-bang. Más adelante, con la ayuda de la gravedad, estas fluctuaciones se hacen cada vez más fuertes y al final resultan galaxias, cúmulos, etc. Por otro lado, la radiación existente en el universo interactúa con la materia y por lo tanto se ve afectada por estas fluctuaciones. La señal que queda en la radiación de fondo es como una fotografía del universo joven y fue tomada por primera vez por el satélite COBE. El análisis de las fluctuaciones en la radiación de fondo indica que debe existir más materia en el universo de lo que observamos a simple vista. ¿Dónde está la materia que no observamos? 
 


En un sistema binario formado por una estrella y un agujero negro, los dos cuerpos se mueven en una órbita en torno a un centro común. El agujero negro no se ve, pero la estrella si se puede ver. Debido al movimiento de la estrella en torno al centro del sistema binario, desde la Tierra se ve como si ésta se alejara y acercara cíclicamente. Este fenómeno se ha confirmado observando el efecto Doppler de la luz emitida por la estrella.



Existen fuertes argumentos teóricos a favor de un universo dominado por materia oscura. Estos argumentos se basan en el llamado modelo inflacionario según el cual el universo sufrió un período de crecimiento acelerado a los pocos instantes después del Big Bang. Esta teoría predice que el universo estaría dominado por materia oscura: 99% de la materia que forma el universo no es visible. La cantidad total de masa predicha por este modelo es un parámetro que los astrofísicos llaman la masa crítica del universo. 

http://home.earthlink.net/~umuri/_/Graphics/Extras/Inflation.JPEG

¿Cómo podemos detectar la presencia de materia oscura?

¿Cuál es la naturaleza de la materia oscura?

¿Será posible que los objetos que constituyen la materia oscura del universo estén formados de electrones, protones y neutrones tal como ocurre con las estrellas y los planetas?

Veamos:

El efecto de lente gravitacional producido por objetos astronómicos no visibles directamente ha servido para revelar de manera muy clara la presencia de materia oscura.
 
La materia 'normal' de la cual están hechos todos los objetos que observamos básicamente se puede reducir a electrones, protones y neutrones (colectivamente llamados bariones, o materia bariónica).
 
La cantidad total de materia bariónica en el universo es un parámetro conocido, ya que éste determina la composición de la materia primordial originada en el Big Bang (75% hidrógeno, 25% helio). Si efectivamente vivimos en el universo con masa crítica que predice el modelo inflacionario, entonces apenas una fracción del 1 al 2% sería masa barionica. La fracción restante sería un tipo de materia no-barionica, es decir que no sienten la fuerza nuclear fuerte. Posibles candidatos son el neutrino, y otras partículas elementales que interactúan débilmente



La masa de un grupo de galaxias gigantes, CL0025 y 1654, situadas a unos 4.500 millones de años-luz, produce una lente gravitacional cósmica curvando la luz tal como predice la teoría de la relatividad de Einstein, de manera que forma imágenes detectables más distantes aún que las propias galaxias.

La masa total del grupo es la suma de las propias galaxias, vistas como materia ordinaria luminosa, más la materia oscura invisible del propio grupo, cuya naturaleza permanece desconocida. Analizando la distribución de la materia luminosa y las propiedades de las lentes gravitacionales debido a la masa total del grupo, los investigadores han resuelto el problema de localizar la distribución de la materia oscura.

El mapa resultante muestra la materia oscura invisible en azul y las posiciones de los grupos de galaxias en amarillo. El trabajo , basado en numerosas observaciones con el Telescopio Espacial Hubble, revela que la materia oscura del grupo no está uniformemente distribuida, pero sigue de cerca las acumulaciones de materia luminosa.



Se acelera expansión del Universo


Expansión del Universo

Modelos del universo: Eje Y, es las dimensiones relativas del universo, y Eje X, en miles millones de años... Por orden: Universo abierto, universo plano, universo cerrado (big bang y big crush), y universo en aceleración.



Y últimas novedades respecto a la materia oscura:

Uno de los mayores enigmas de la astronomía moderna es que 90% del Universo es invisible.



Esa misteriosa "nada" es conocida como materia oscura, un extraño material invisible para la actual tecnología telescópica.

Y lo único que hasta ahora sabían con certeza los científicos, es que esta materia oscura existe.



Pero ahora un equipo del Instituto de Astronomía de Cambridge, en Inglaterra, al fin ha sido capaz de situar los límites de esta materia en el espacio y medir su "temperatura".

"Sin duda es un descubrimiento interesante porque nos explica mucho más del entorno en el cual vivimos", le dijo a BBC Mundo Alejandro Gangui, del Instituto de Astronomía y Física del Espacio, en Argentina.

Volumen mágico

La ciencia ha logrado hasta ahora entender mucho sobre lo que se denomina "materia bariónica", la materia "normal" que forma las estrellas, planetas y las personas.



Pero los investigadores han tenido muchos problemas para comprender qué constituye el principal material del que está formado el cosmos.

Y es que la materia oscura no puede detectarse directamente porque no emite luz o radiación.

Sólo se sabe de su presencia por la forma en que las galaxias rotan.

Es decir, las estrellas de las galaxias se mueven tan rápido que si no hubiera un material invisible que las mantuviera juntas por atracción gravitacional, éstas explotarían.

Con esta observación los científicos han establecido que la materia oscura compone más de 95% de todo el material cósmico.

Más oscura que bariónica

Pero ahora los investigadores de Cambridge lograron obtener nueva información tras un estudio detallado de 12 galaxias enanas ubicadas cerca del límite de nuestra propia Vía Láctea.

Los científicos utilizaron los telescopios más grandes del mundo, incluido el VLT (siglas de Very Large Telescope en inglés) ubicado en Paranal, Chile.



El equipo realizó mapas detallados en 3D de las galaxias basándose en el movimiento de sus estrellas para "trazar" la impresión de la materia oscura entre ellas y medirla con precisión.

Después de 7.000 mediciones separadas, los científicos pudieron establecer que las galaxias contenían 400 veces más materia oscura que materia bariónica.

Según los investigadores británicos, este "volumen mágico" corresponde a una cantidad 30 millones de veces la masa del Sol.

Y también pudieron inferir que la velocidad a la que se mueven las partículas de la materia oscura es de unos 9 Km. por segundo.

"Éstas son las primeras propiedades físicas de la materia oscura que somos capaces de determinar, además de su mera existencia", dijo a la BBC el profesor Garry Gilmore, del Instituto de Astronomía de Cambridge.

Los famosos “Wimps”



Los astrofísicos pensaban que la materia oscura estaba compuesta de partículas frías y lentas pero estaban equivocados. Las primeras medidas jamás tomadas de esta materia aseguran que, en términos cósmicos, las partículas que componen la materia oscura es tibia, unos 10,000 grados y corren a una velocidad de 9 kilómetros por segundo, van tan rápido que no se pueden comprimir en un espacio de más de mil años luz o 300 parsec. Los científicos han asumido que se trata de las conocidas Wimps, unas partículas que no interactúan fuertemente con el ambiente y por eso ha sido tan dificultoso el camino para descubrirlas. Los científicos esperan hacerlo debajo de la tierra, en los enormes tubos de los aceleradores de partículas.

Sorpresas

"Las teorías actuales inferían que las partículas de la materia oscura eran más bien frías", afirma Alejandro Gangui.

"Esto es porque si las partículas que componen la materia oscura tienen mucho movimiento, y son calientes, es difícil que se queden quietas y puedan formar estructuras más grandes como estrellas, galaxias, etc.", afirma el investigador.

Pero las observaciones de los astrónomos de Cambridge indican que estas partículas, si se mueven a 9 Km. por segundo, son en realidad muy calientes, en términos cósmicos, con unos 10.000º centígrados.

Lo cual sorprende a los investigadores.

Según Gangui, si la materia oscura es "caliente", esto podría cambiar la forma como pensamos que las estrellas y las galaxias evolucionaron en el universo.

La Vía Láctea: una galaxia bastante pesada



Detalle mejorado de la vista de la via lactea y posicion de nuestro sol

Mientras los astrónomos tomaban las medidas precisas del peso de las galaxias enanas para saber qué cantidad de materia oscura reinaba en sus adentros, descubrieron otro detalle bastante especial en el experimento. Resulta que nuestra galaxia, que se pensaba menor a la vecina Andrómeda, es realmente la más pesada de todas en el vecindario. “Estudiar la materia oscura nos dará pistas sobre la geometría y la extensión del Universo, también nos ayudará a descubrir los wimps pues es posible que estuviésemos buscando en los lugares más equivocados. Conocer un poco sobre ellos nos abre más posibilidades”, dijo Bob Nichol del Instituto de Cosmología y Gravitación.

Más grande que todas

Quizás el descubrimiento más sorprendente de los astrónomos británicos, es que vivimos en una lugar mucho más grande de lo que pensábamos.

El estudio detallado de las galaxias enanas permitió a los investigadores "concebir" nuestra galaxia con más precisión.

Descubrieron que la Vía Láctea es mucho más grande de lo que se creía.

De hecho, dicen, la Vía Láctea es la galaxia más grande del universo local, mucho más grande que Andrómeda.

"Nunca hemos podido sacar una fotografía de nuestra propia galaxia", dice Gangui.

"Pero ahora, midiendo el peso de cada una de las galaxias locales se pudo deducir cuál es la masa que tiene cada una de estas galaxias y descubrieron que la Vía Láctea es la mayor", señala.

Sin embargo, si hemos vivido miles de años sin saber lo que compone a la materia oscura, ¿para qué nos sirven todos estos descubrimientos?

"Queremos saber qué es exactamente lo que nos rodea", señala Gangui, "y explicar el entorno astronómico en el que vivimos".

"Igual que en la época previa a Copérnico se pensaba que la Tierra era el centro del universo y se vio que no era así, ahora también podríamos tener nuestra revolución copernicana".

"Ahora sabemos que la materia que nos forma no es la más abundante del universo y que nuestros protones y neutrones no son más que una contaminación de la materia global que forma el Universo", concluye.

El Universo primigenio

NASA certifica sobre una posibilidad de multiuniversos

Conexión entre la materia oscura y la materia oscura

Evidencias de energía oscura

Concluyendo con este Topic, decir, que la materia oscura podría ser el esqueleto del universo, donde se "asienta" o "penden" las galaxias. Seguramente se comporte como una goma elástica, cuando llegue su máxima extensión o elasticidad, tenderá a implosionar o dar un big crush, quizás la materia oscura sea el exoesqueleto que mantiene enredadas o en burbujas galaxias y estrellas, sin ese exoesqueleto, sería un auténtico caos de Universo, peo gracias a las "paredes estructuradas" mantieen al margen grupos locales de galaxias, en la que cofusionan para formar grupos mayores... Si se supiera el peso real del universo quizá se sepa cual es el máximo de elasticidad de esa goma cósmica, y se sepa cuando empezaría el big crush.

Desconectado granizo

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Re: La materia oscura, un enigma cósmico que ya da la luz. ¿Esqueleto del Universo?
« Respuesta #1 en: Martes 11 Abril 2006 00:35:58 am »
Apasionantes temas...

Ni más ni menos que la estructura de nuestro universo.

Un saludo

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Re:La materia oscura, un enigma cósmico que ya da la luz. ¿Esqueleto del Universo?
« Respuesta #2 en: Domingo 07 Abril 2013 15:08:03 pm »
Recupero este viejo tema ya que hay una novedad. El detector de partículas AMS-02 instalado en la estación espacial internacional ha presentado resultados. Ha confirmado los resultados de experimentos anteriores sobre los rayos cósmicos. Se ha podido verificar que antes de entrar en la atmósfera terrestre los rayos cósmicos tienen un 10% más de positrones de los que debería haber. Cuanta mayor es su energía, a partir de 10 Gigaelectrovoltios, mayor es la diferencia.
Ese dato es debido a 3 posibles causas.  Por un lado supernovas que producen directamente estos electrones y positrones. Por otro tambien las supernovas que emiten protones que chocan con el hidrógeno interestelar generando piones que se desintegran en muones y a su vez en electrones y positrones.
La tercera fuente sería la materia oscura. Discernir que fuente es la que está emitiendo ese exceso de positrones es complicado. Pero el hecho de que se haya detectado en la estación espacial internacional, en cualquier punto del espacio, descarta quizá que provengan de una fuente direccional, y por lo tanto que pueda tratarse de la interacción con la materia oscura. Es un posible indicio y la verificación de un fenomeno ya observado con anterioridad pero confirmado contra toda duda razonable.

http://www.esa.int/Our_Activities/Human_Spaceflight/DAMA_mission/Shining_light_on_elusive_dark_matter

http://www.investigacionyciencia.es/noticias/posibles-indicios-de-materia-oscura-11012
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Re:La materia oscura, un enigma cósmico que ya da la luz. ¿Esqueleto del Universo?
« Respuesta #3 en: Martes 16 Abril 2013 19:19:43 pm »
Acabo de leer dos artículos interesantísimos (están en inglés, ahora os pongo las traducciones de google) sobre la materia oscura. Hay teóricos que hablan de incluso "antiátomos" que no interactuan con nosotros...

Cuando parece que no queda casi nada por descubrir... zas, revolución al canto. Pasó a finales del siglo XIX, e intuyo que está a punto de suceder de nuevo en el principio del XXI.

http://www.newscientist.com/article/dn23389-tentative-dark-matter-hits-fit-with-shadow-dark-sector.html

http://www.preposterousuniverse.com/blog/2013/03/12/more-messy-dark-matter/

En estos enlaces se habla del "Sector Oscuro", una teoría que daría a la existencia de distintas fuerzas y una amplia gama de partículas (antifotones, antiátomos y demás) que no interactuan con nosotros, la materia normal de la nuestra de toda la vida de Dios. Terreno abonado a la ciencia ficción y a Yoda.



Aquí os pongo la traducción pichulera de Google de los enlaces anteriores:

http://translate.google.com/translate?u=http%3A%2F%2Fwww.newscientist.com%2Farticle%2Fdn23389-tentative-dark-matter-hits-fit-with-shadow-dark-sector.html&hl=es&langpair=auto|es&tbb=1&ie=UTF-8

http://translate.google.com/translate?u=http%3A%2F%2Fwww.preposterousuniverse.com%2Fblog%2F2013%2F03%2F12%2Fmore-messy-dark-matter%2F&hl=es&langpair=auto|es&tbb=1&ie=UTF-8

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Re:La materia oscura, un enigma cósmico que ya da la luz. ¿Esqueleto del Universo?
« Respuesta #4 en: Martes 16 Abril 2013 20:21:52 pm »
Acabo de leer dos artículos interesantísimos (están en inglés, ahora os pongo las traducciones de google) sobre la materia oscura. Hay teóricos que hablan de incluso "antiátomos" que no interactuan con nosotros...

Cuando parece que no queda casi nada por descubrir... zas, revolución al canto. Pasó a finales del siglo XIX, e intuyo que está a punto de suceder de nuevo en el principio del XXI.

http://www.newscientist.com/article/dn23389-tentative-dark-matter-hits-fit-with-shadow-dark-sector.html

http://www.preposterousuniverse.com/blog/2013/03/12/more-messy-dark-matter/

En estos enlaces se habla del "Sector Oscuro", una teoría que daría a la existencia de distintas fuerzas y una amplia gama de partículas (antifotones, antiátomos y demás) que no interactuan con nosotros, la materia normal de la nuestra de toda la vida de Dios. Terreno abonado a la ciencia ficción y a Yoda.



Aquí os pongo la traducción pichulera de Google de los enlaces anteriores:

http://translate.google.com/translate?u=http%3A%2F%2Fwww.newscientist.com%2Farticle%2Fdn23389-tentative-dark-matter-hits-fit-with-shadow-dark-sector.html&hl=es&langpair=auto|es&tbb=1&ie=UTF-8

http://translate.google.com/translate?u=http%3A%2F%2Fwww.preposterousuniverse.com%2Fblog%2F2013%2F03%2F12%2Fmore-messy-dark-matter%2F&hl=es&langpair=auto|es&tbb=1&ie=UTF-8
Interesante si. Tambien se me ocurre que sería interesante saber quien está en el lado lado de la fuerza y quien en el lado oscuro; si el 4 o 5% de nuestro universo observable, es decir nosotros, o el 95% restante de la masa y la energía del Universo que nos son invisibles. ¿Quien es el malo de la peli? ¿Somos Darth Vader o Yoda?
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Re:La materia oscura, un enigma cósmico que ya da la luz. ¿Esqueleto del Universo?
« Respuesta #5 en: Martes 16 Abril 2013 22:27:12 pm »
Acabo de leer dos artículos interesantísimos (están en inglés, ahora os pongo las traducciones de google) sobre la materia oscura. Hay teóricos que hablan de incluso "antiátomos" que no interactuan con nosotros...

Cuando parece que no queda casi nada por descubrir... zas, revolución al canto. Pasó a finales del siglo XIX, e intuyo que está a punto de suceder de nuevo en el principio del XXI.

http://www.newscientist.com/article/dn23389-tentative-dark-matter-hits-fit-with-shadow-dark-sector.html

http://www.preposterousuniverse.com/blog/2013/03/12/more-messy-dark-matter/

En estos enlaces se habla del "Sector Oscuro", una teoría que daría a la existencia de distintas fuerzas y una amplia gama de partículas (antifotones, antiátomos y demás) que no interactuan con nosotros, la materia normal de la nuestra de toda la vida de Dios. Terreno abonado a la ciencia ficción y a Yoda.



Aquí os pongo la traducción pichulera de Google de los enlaces anteriores:

http://translate.google.com/translate?u=http%3A%2F%2Fwww.newscientist.com%2Farticle%2Fdn23389-tentative-dark-matter-hits-fit-with-shadow-dark-sector.html&hl=es&langpair=auto|es&tbb=1&ie=UTF-8

http://translate.google.com/translate?u=http%3A%2F%2Fwww.preposterousuniverse.com%2Fblog%2F2013%2F03%2F12%2Fmore-messy-dark-matter%2F&hl=es&langpair=auto|es&tbb=1&ie=UTF-8
Interesante si. Tambien se me ocurre que sería interesante saber quien está en el lado lado de la fuerza y quien en el lado oscuro; si el 4 o 5% de nuestro universo observable, es decir nosotros, o el 95% restante de la masa y la energía del Universo que nos son invisibles. ¿Quien es el malo de la peli? ¿Somos Darth Vader o Yoda?
Para mí que no hay aquí ni malos ni buenos. Simplemente nos necesitamos y nos complementamos y creo que ninguno podría existir sin el otro. Un ejemplo: El aire que nos rodea está compuesto de un 78% de Nitrógeno, un 21% de Oxígeno y el resto vapor de agua y otros gases. Sin el Oxígeno no podríamos vivir, pero es que sin el Nitrógeno, que le resta poder a ese Oxígeno, tampoco.
Saludos.
Sanlúcar de Barrameda (Cádiz)...En la desembocadura, a orillas del Guadalquivir y Bético, para lo bueno y lo malo

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Re:La materia oscura, un enigma cósmico que ya da la luz. ¿Esqueleto del Universo?
« Respuesta #6 en: Miércoles 17 Abril 2013 00:36:16 am »
Cierto, de hecho sin la materia oscura que permite a la Galaxia tener la masa suficiente para rodar como lo hace, no estariamos aquí.
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