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¿Qué es la materia oscura?

Una descripción general rápida de uno de los mayores misterios de los universos.

Noticia de última hora: usted, todo lo que le rodea y todo lo que puede ver o tocar, toda la 'materia' observable, constituye Sólo% 5 del universo.

Sí, eso es correcto, 5%. ¿El otro 95%? Eso está compuesto de materia oscura y energía oscura. ¿Qué es lo que preguntas? Bueno, la verdad insondable es que nadie lo sabe realmente. Mientras que el 5% del universo interactúa con la luz y con las partículas que nos componen (lo que significa que podemos tocarlas y verlas), el 95% está hecho de materia y fuerzas invisibles con las que no podemos ver, tocar, oler o interactuar, es hecho de oscuridad.

Obviamente, esta enorme brecha en el conocimiento de la frontera no les sienta bien a los científicos, por lo que han pasado mucho tiempo tratando de descubrir cómo clasificar esta oscuridad. Dado que estos fenómenos son responsables de la composición del universo, pensamos que sería pertinente analizar lo que han encontrado hasta ahora. Todavía no sabemos con certeza qué es la materia oscura o la energía, pero podemos adivinar ...


Dark Matter

Después de que Albert Einstein descubrió su teoría de la gravedad, una cosa se hizo segura sobre el universo. No tenía ningún sentido.

Después de descubrir cómo calcular la gravedad de cualquier objeto, pudo calcular aproximadamente cuánta gravedad debería haber en el universo para que se viera como era. Sorprendentemente, según sus cálculos, no existían suficientes "cosas" para mantener unidas las galaxias y las estructuras complejas. Si solo estuviéramos trabajando con la gravedad emitida por los objetos que podemos ver, las estrellas solo ejercerían un tirón desigual y vago entre sí, probablemente separándose unas de otras y esparciéndose por el universo.

Tal como está, hay suficiente gravedad en el universo para agrupar estrellas y planetas en varias formaciones. Por lo tanto, algo que no podemos ver es proporcionar gravedad adicional. Los científicos han llamado a esta sustancia desconocida "materia oscura".

Además de poder calcular matemáticamente la existencia de materia oscura, también podemos verla ... algo así. Si bien no interactúa directamente con la luz en sí, los lugares con una alta concentración de materia oscura desvían la luz que pasa cerca, ya que tienen un campo gravitacional intenso.

En otras palabras, a pesar de no saber nada sobre la materia oscura, podemos estar seguros de que existe.

Existen múltiples teorías sobre lo que podría ser la materia oscura, pero las observaciones más concretas giran en torno a lo que sabemos que no es. Sabemos que la materia oscura no son solo nubes de materia normal formadas por partículas que reflejan la luz llamadas bariones. Lo sabemos porque podríamos detectar las nubes bariónicas por la absorción de la radiación que las atraviesa.

También sabemos que la materia oscura no es antimateria, porque no vemos los rayos gamma únicos que se producen cuando la antimateria reacciona con la materia normal. Por último, sabemos que la materia oscura no está formada por agujeros negros (objetos compactos que afectan violentamente su entorno a través de la gravedad) porque veríamos muchas más lentes gravitacionales (curvatura extraña de la luz alrededor del horizonte de eventos de un agujero negro) si esto fuera asi que.

Esencialmente, las tres cosas que sabemos con certeza sobre la materia oscura son:

  • Existe
  • Interactúa con la gravedad
  • Es extremadamente abundante


Energía Oscura

Los científicos estiman que la materia oscura constituye aproximadamente el 27% del universo. Para todos ustedes, los genios de las matemáticas, si los planetas y las estrellas y nosotros representamos el 5%, esto significa que todavía queda un 68% sin contabilizar.

Ingrese la energía oscura.

En 1929, Edward Hubble (de la fama del telescopio) examinó cómo las longitudes de onda de la luz emitida por galaxias distantes se desplazaban hacia el extremo rojo del espectro. Descubrió que las galaxias más débiles y distantes mostraban más desplazamiento hacia el rojo (el estiramiento de las ondas de luz a través del movimiento, haciendo que los objetos parecieran rojos) que las más cercanas. Hubble se dio cuenta de que esta matriz de desplazamiento hacia el rojo solo podría producirse si el universo se estaba expandiendo activamente.

Las mentes de la gente estaban bastante impresionadas por esto: era probable que los efectos del Big Bang todavía se sintieran, a medida que el universo continuaba creciendo (o 'explotando'). Se asumió ampliamente que esta expansión eventualmente se ralentizaría debido a los efectos de la gravedad. Otro Observación del Hubble Sin embargo, cambió esta teoría cuando las observaciones de supernovas distantes en los años 90 mostraron que el universo solía expandirse a un ritmo más lento que en la actualidad. La expansión del universo no se estaba desacelerando, era acelerador.

Ahora, como sabe cualquiera que haya asistido a una clase de ciencias de noveno grado, la materia no se puede crear a partir de la nada. Y dondequiera que haya espacio vacío en el universo, cada segundo se forma más. Si el universo está creciendo, algo debe estar alimentándolo. Algunoscosa debe estar llenando ese espacio.

El espacio no cambia sus propiedades a medida que se expande, solo hay más. Por lo tanto, la energía oscura parece ser algún tipo de energía intrínseca al espacio, que es más fuerte que cualquier otra energía que conocemos, y que actúa sobre y en el espacio vacío para crear más. Y se vuelve más fuerte con el tiempo. Después de todo, el espacio vacío tiene más energía que todo lo demás en el universo combinado (68%).

Entonces, ¿cómo adquiere el espacio esta energía? Pensamiento de Einstein que esa energía oscura podría ser una propiedad del propio espacio vacío, en lugar de una fuerza que actúe sobre él. Teorizó que podría ser un campo de fuerza similar a la gravedad, que simplemente funcionaba de manera opuesta, empujando hacia afuera en lugar de hacia adentro. Llamó a esto la "constante cosmológica". Desafortunadamente, nadie ha encontrado una buena explicación de por qué la constante cosmológica debería estar allí, y mucho menos por qué tendría exactamente el valor correcto para causar la aceleración observada.

Otra teoría toma prestada de la física cuántica, lo que sugiere que el espacio vacío en realidad no está vacío en absoluto, sino que está lleno de partículas diminutas que aparecen y desaparecen constantemente. Pero cuando los físicos intentaron calcular la cantidad de energía que esto daría al espacio vacío, encontraron que el cálculo era imposible.

Una teoría final, un poco extravagante, es que la teoría de la gravedad de Einstein es completamente errónea. Pero hasta ahora ninguna teoría alternativa ha sido capaz de calcular las propiedades de los cuerpos en interacción tan perfectamente como la de Einstein.

Entonces, realmente, al igual que la materia oscura, no estamos exactamente al borde de descubrir qué es realmente la energía oscura. Se podría decir que todavía estamos ... en la oscuridad.


¿Alguna vez lo sabremos?

Es incómodo y estimulante que, en esencia, no tengamos idea de qué está compuesto el 95% de nuestro universo. Nuestras teorías sobre la materia oscura y la energía siguen siendo solo eso: teorías.

Yo, por mi parte, tengo plena confianza en que daremos pasos agigantados para descubrir lo que nos rodea durante la vida de la Generación Z. Puede que no encontremos todas las respuestas, pero, de nuevo, ¿dónde estaría la diversión en eso?

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