Los científicos saben que la materia oscura existe porque, aunque no podemos verla, podemos ver rastros de lo que está haciendo en el mundo, como un fantasma que choca contra una casa embrujada. Y no estamos seguros de qué es, pero algunos piensan que podría ser simplemente WIMP.
Estas son algunas de las ideas que surgieron de una charla sobre libros de ciencia de Harvard el lunes que incluyó una conversación en línea entre Peter Fisher, profesor de física Thomas A. Frank del MIT, que acababa de escribir un libro llamado ¿Qué es la materia oscura? y Melissa Franklin, profesora de física en la Universidad de Harvard Mallincrot.
Fisher abrió el evento, patrocinado por el Departamento de Ciencias de Harvard, la Biblioteca de Harvard y la Librería de Harvard, con una breve respuesta a la pregunta planteada por el título: «La respuesta es que no sabemos». Ofreció varias posibilidades y explicó que su tema podría ser una partícula, una partícula pesada, «pequeños agujeros negros del comienzo del universo, o podría ser algo en lo que ni siquiera hemos pensado».
Para arrojar algo de luz sobre este tema, Fisher relató la historia de la física de partículas, desde la invención de la mecánica cuántica en la década de 1930 hasta el desarrollo de la teoría del modelo estándar en la década de 1990, que explica tres de las cuatro fuerzas fundamentales conocidas (electromagnetismo, fuerza débil). e interacciones fuertes, pero no gravitación).
Paralelamente al desarrollo de esta ciencia, los astrónomos que estudiaban el universo hicieron descubrimientos sobre el movimiento de las estrellas alejándose de la Tierra, evidencia de que el universo se está expandiendo. Los astrónomos se dieron cuenta de que este movimiento estaba ocurriendo más rápido de lo que podían explicar fuerzas como la atracción gravitacional de los elementos constituyentes de las estrellas. Estudiaron la forma en que las galaxias se mueven entre sí y la forma en que las estrellas se mueven dentro de las galaxias. Y la única forma en que pudieron encontrar una explicación de cómo todo se movía en las escalas más grandes del universo fue introduciendo materia que no podemos ver.
La respuesta, que requiere todas estas disciplinas, es que «había dos tipos de materia que no podemos ver». Esto era energía oscura y materia oscura. «La materia oscura hace que las partículas o las estrellas dentro de las galaxias se muevan más rápido de lo que cabría esperar de la masa de esas galaxias», dijo.
A modo de ilustración, Fischer compartió una porción de la galaxia de Andrómeda, con un remolino frondoso de estrellas apareciendo en un disco plano. «Se ve muy similar a la Vía Láctea en el medio», dijo, señalando la «región brillante en el medio de eso: un agujero negro supermasivo de aproximadamente un millón de veces la masa de nuestro sol. Hay mucho material siendo tirado hacia la densa región central, y puedes ver que Hay una hermosa forma de panqueque con brazos espirales, que contiene casi un billón de estrellas.
«Lo que es particularmente interesante es que puedes ver que hay un extremo afilado en la parte del disco. Y ese borde realmente no se puede explicar a menos que asumas que hay una sustancia llamada materia oscura que ejerce la atracción gravitatoria que da esta forma».
Andrómeda no es única. De hecho, explicó Fisher, las imágenes del espacio profundo proporcionadas por el telescopio espacial Hubble revelan una consistencia asombrosa. «Ha habido mediciones muy detalladas de literalmente miles de galaxias, y todas comparten las mismas características», dijo. «Un estudio cuidadoso de todos estos diferentes tipos de galaxias siempre arroja el mismo resultado, que es que las estrellas se mueven demasiado rápido para explicarse por la cantidad de luz que proviene de esa galaxia», dijo. «Esto debería indicar la presencia de materia oscura alrededor de la galaxia».
Franklin, parafraseando el libro de Fisher, comparó la investigación con fantasmas inquietantes. «Si tienes fantasmas en tu casa que mueven cosas a tu alrededor, no puedes verlos, oírlos ni sentirlos. Entonces, lo que quieres hacer es averiguar exactamente qué está pasando».
Sin embargo, lo que es la materia oscura es mucho menos claro. Una teoría dice que es un nuevo tipo de partícula, una partícula masiva de interacción débil (o WIMP). Si esta teoría es correcta, dijo Fisher, es probable que la materia oscura esté en todas partes, pero «aquí en la Tierra, la materia oscura es difícil de encontrar porque hay mucha materia natural alrededor. Tienes que mirar y pensar en las galaxias como un todo» para poder Para obtener una escala lo suficientemente grande como para estudiar la materia oscura.
Otra teoría es que la materia oscura son agujeros negros primordiales, que se remontan a los orígenes del universo. Si ese es el caso, como señala Fischer, estos «pequeños» trozos de materia «pueden atravesar directamente el suelo. No recogen mucho. Pueden atravesar casi cualquier cosa y nadie realmente lo nota».
Fischer advirtió que la investigación continua requerirá avances continuos en la tecnología, pero también requiere precaución y una comprensión cuidadosa de cómo funcionan nuestras herramientas. Para ilustrar lo que podría suceder, describió la Línea de Alerta Temprana Remota del país, un sistema de estaciones de radar a lo largo del Círculo Polar Ártico que se estableció como defensa contra un posible ataque con misiles soviéticos durante la Guerra Fría. “Estos operadores de radar han visto todo tipo de cosas que les ha llevado años explicar”, dijo, lo que llevó a teorías sobre ovnis que aún existen. «Cada vez que construyes un nuevo dispositivo, ves cosas que no esperarías».
A medida que continúa la búsqueda de materia oscura, una disciplina tan cuidadosa es vital. Sin embargo, a pesar de las muchas preguntas que quedan, podemos estar seguros de la existencia de materia oscura porque «todas las mediciones se realizan con frecuencia con tipos de telescopios muy diferentes», dijo. El movimiento de las estrellas, por ejemplo, ha sido observado tanto por grandes telescopios ópticos como por radiotelescopios. «No es una garantía, pero da confianza de que el mismo efecto general se observa de dos maneras completamente diferentes».
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