Redacción NM
Nunca se ha detectado, solo se ha especulado. Pero los científicos estiman que hasta el 85% de la materia del universo podría estar formada por lo que se conoce como materia oscura.
Los científicos no pueden definir la materia oscura con certeza, pero eso no ha detenido la búsqueda de ella. Nuestro telescopio espacial más nuevo y más grande, el telescopio espacial James Webb, está en el caso.
Apenas unos momentos después de que se publicaran las primeras imágenes tomadas por el telescopio el 12 de julio de 2022, Kai Noeske dijo algo misterioso y verdadero.
Noeske, astrónomo del Centro Europeo de Observación Espacial (ESOC) en Darmstadt, Alemania, señalaba una imagen del Quinteto de Stephan, un grupo de cinco galaxias, como nunca antes se habían visto.
Y dijo: “Hay mucho por ahí que no sabemos. Y no sabemos lo que no sabemos. [But] una de esas cosas podría ser la materia oscura”.
Un descubrimiento accidental
En el siglo XIX, Lord Kelvin, un físico escocés-irlandés, quería estimar la masa de nuestra galaxia, la Vía Láctea, utilizando datos sobre la rapidez con que se movían las estrellas alrededor del núcleo de la galaxia.
Pero Kelvin encontró discrepancias o anomalías en los datos, cosas que no podían explicarse y que se atribuyeron a “cuerpos oscuros” que no podemos ver.
“La galaxia parece estar girando mucho más rápido de lo que debería, según las estimaciones”, explicó Tevong You, teórico del CERN, la Organización Europea para la Investigación Nuclear.
La teoría es que existe una “materia invisible” responsable de la velocidad a la que gira nuestra galaxia, dijo You. Y eso también puede ser cierto para otras galaxias.
Se ha observado que las estrellas viajan a velocidades superiores a las estimadas, especialmente en los bordes de las galaxias. Y eso es raro.
Las estrellas deberían soltarse y ‘volar’
Imagina que atas una piedra a una cuerda y la haces girar a gran velocidad. La piedra se soltaría y saldría volando si alcanzara una velocidad superior a cierto umbral, un punto en el que la cuerda se vuelve demasiado débil para sujetar la piedra, ya que la piedra aumenta la velocidad y gana más fuerza.
Pero los astrónomos han observado estrellas que continúan girando alrededor del centro de la galaxia, incluso cuando la cuerda que las sujeta a la galaxia, por así decirlo, debería haberse roto, y las estrellas deberían haber «salido volando».
La única explicación de los astrónomos es que debe haber alguna materia invisible que mantenga la piedra dentro del alcance. ¿Quizás es esta escurridiza materia oscura?
Esa sigue siendo una pregunta sin respuesta. Y hay muchas otras anomalías, como la forma de algunas galaxias, incluida nuestra Vía Láctea, que hasta ahora no tienen explicación.
No podemos ver la materia oscura, pero podemos ver sus efectos.
Los científicos dicen que la razón por la que no podemos ver o detectar esta materia invisible es que no interactúa con las fuerzas electromagnéticas, cosas como la luz visible, los rayos X o las ondas de radio.
Argumentan que podemos, sin embargo, observar algunos de los efectos de la materia oscura a través de su fuerza gravitatoria.
Pero aún queremos detectar la materia oscura por derecho propio. Y aquí es donde entra en juego el Gran Colisionador de Hadrones del CERN. Tevong You y otros investigadores del CERN creen que el LHC es nuestra mejor oportunidad para detectar la materia oscura.
Hace una década, los experimentos en el LHC demostraron el modelo estándar de física de partículas al detectar la partícula del bosón de Higgs, una partícula que en sí misma había demostrado ser esquiva durante mucho tiempo.
El modelo estándar es la idea de que todo en el universo está hecho de unas pocas partículas fundamentales y que éstas están gobernadas por cuatro fuerzas fundamentales: la fuerza fuerte, la fuerza débil, la fuerza electromagnética y la fuerza gravitacional.
Tevong You dijo que el LHC podría ayudar a resolver el misterio de la materia oscura. Pero incluso ahora, You sospecha que la materia oscura no se parecerá en nada a las partículas que conocemos del Modelo Estándar.
“Tiene que interactuar muy débilmente. No puede interactuar con la luz o el electromagnetismo. No puede interactuar con la fuerza fuerte y puede interactuar a través de la fuerza débil que causa la radiactividad”, dijo You.
Si eso se lee como un acertijo, no estás solo. Los científicos todavía están tratando de resolverlo por sí mismos.
Midiendo la materia oscura por lo que falta
El Gran Colisionador de Hadrones rompe partículas para crear colisiones. Las colisiones producen desechos que quedan atrapados en los detectores de partículas.
Es lo mismo que si aplastaras dos manzanas, los pedacitos saldrían disparados en todas direcciones y quedarían atrapados en las paredes y el piso. Esos trozos de manzana seguirían siendo frutas, pero también se habrían vuelto algo diferentes. Aun así, si recogiéramos todos los trozos de manzana, incluidos los jugos, teóricamente tendríamos todos los trozos para reconstruir esas dos manzanas originales.
Y lo mismo ocurre con las partículas fundamentales. Los aplastamos, se dividen y rocían contra los detectores del LHC, y si los volvemos a unir, deberíamos poder dar cuenta de todos los fragmentos que formaron esas partículas originales.
Pero si después de todo eso, encontramos que falta algo… especialmente falta energía o masa, como también se conoce a la energía… Bueno, cuando se trata de física de partículas, los científicos tienden a pensar que tendría que haber algo oscuro o invisible. , materia: elementos que no podemos ver, pero que son una gran parte de todo.
Andre David es un físico experimental del CERN que construye detectores de partículas y dice que si falta energía después de una colisión, es probable que esa energía se haya transferido a la materia oscura.
“El bosón de Higgs interactúa con todos los demás elementos que tienen masa. Y así la materia oscura debe [also] tener masa para cumplir el efecto que vemos en las galaxias”, dijo David.
Nuevas teorías sobre la materia oscura
Algunos científicos argumentan que si hubiera fuerzas invisibles en el universo, ya las habríamos encontrado y que, dado que no hemos detectado esas fuerzas, sugieren que deberíamos pensar fuera del modelo estándar.
Uno de esos científicos es el físico Mordehai Milgrom. Milgrom ha desarrollado una teoría alternativa de la gravedad, que sugiere que la fuerza gravitacional opera de manera diferente a diferentes distancias del núcleo de una galaxia.
Mientras que la teoría de la gravedad de Newton explica la mayoría de los movimientos a gran escala en el cosmos, la Dinámica Newtoniana Modificada de Milgrom sugiere que una fuerza actúa de manera diferente cuando es débil, como en el borde de una galaxia.
Los defensores de la teoría dicen que predice la rotación de las galaxias y la velocidad de las estrellas mejor que la teoría de Newton.
Pero todavía no sabemos si alguna vez descubriremos la materia oscura o probaremos la Dinámica Newtoniana Modificada de Milgrom. Lo que sí sabemos es que nuestra comprensión del universo está lejos de ser completa.
