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10 maneras en que la materia oscura podría explicar el universo
Las partículas de materia oscura no producen, reflejan o absorben la luz. Sin embargo, aunque no podemos ver directamente la materia oscura y aún no entendemos su naturaleza, los científicos creen que constituye aproximadamente el 26 por ciento de nuestro universo conocido, según cómo interactúa su atracción gravitacional con otros objetos espaciales. Como el viento que sopla las ramas de un árbol, no podemos ver la materia oscura, pero podemos ver cómo afecta su entorno. A partir de estas observaciones y análisis, nuestros científicos están desarrollando fascinantes teorías sobre la materia oscura. Si es verdad, pueden cambiar nuestra comprensión del universo de manera profunda.
10 La materia oscura puede causar extinciones masivas
Michael Rampino, profesor de biología de la Universidad de Nueva York, cree que el movimiento de la Tierra a través del disco galáctico (nuestra región en la galaxia de la Vía Láctea) puede haber causado eventos de extinción masiva en la Tierra. Esto sucedió porque nuestro movimiento perturbó la órbita de los cometas en el sistema solar exterior (conocido como la "Nube de Oort") y aumentó el calor en el núcleo de nuestro planeta.
Con sus planetas a cuestas, el Sol orbita el centro de la Vía Láctea cada 250 millones de años. Durante su viaje, atraviesa el disco galáctico cada 30 millones de años. Rampino sostiene que el viaje de la Tierra a través del disco coincide con los impactos de los cometas y los eventos de extinción masiva en la Tierra, incluido el ocurrido hace 65 millones de años cuando se cree que un asteroide mató a los dinosaurios. También hay una teoría de que las erupciones volcánicas estaban reduciendo el tamaño de la manada de dinosaurios justo antes de que un asteroide los eliminara.
La combinación de una actividad volcánica inusual y un ataque de asteroides que coincida con la órbita de la Tierra a través del disco galáctico jugaría perfectamente en la teoría de Rampino. "Mientras viajaba a través del disco, la materia oscura concentrada allí perturba los caminos de los cometas que típicamente orbitan lejos de la Tierra en el sistema solar exterior", dijo Rampino. "Esto significa que los cometas que normalmente viajan a grandes distancias de la Tierra en cambio toman caminos inusuales, lo que hace que algunos de ellos choquen contra el planeta". Algunos argumentan que la teoría de Rampino no funciona porque los dinosaurios murieron por un asteroide, no por un asteroide. cometa. Sin embargo, aproximadamente el 4 por ciento de la Nube de Oort se compone de asteroides, lo que equivale a ocho mil millones de ellos flotando por ahí.
Además, Rampino cree que cada una de las órbitas de la Tierra a través del disco galáctico hace que la materia oscura se acumule en el núcleo del planeta. Cuando las partículas de materia oscura se aniquilan entre sí, crean calor intenso que puede causar erupciones volcánicas, cambios en el nivel del mar, construcción de montañas y otras actividades geológicas que también afectan dramáticamente la vida biológica en la Tierra.
9La Vía Láctea puede ser un enorme agujero de gusano
¿Es posible que estemos viviendo en un túnel gigante que provea un atajo a través del universo?
Como predijo la teoría general de la relatividad de Einstein, un agujero de gusano es una región donde el espacio y el tiempo se inclinan para crear un acceso directo a una parte distante del universo. Según los astrofísicos de la Escuela Internacional de Estudios Avanzados en Trieste, Italia, la materia oscura en nuestra galaxia podría distribuirse de una manera que permita que exista un agujero de gusano estable en el medio de nuestra Vía Láctea. Estos científicos creen que puede ser hora de que repensemos la naturaleza de la materia oscura. Tal vez la materia oscura es simplemente otra dimensión.
"Si combinamos el mapa de la materia oscura en la Vía Láctea con el modelo de Big Bang más reciente para explicar el universo", dijo el profesor Paulo Salucci, "y planteamos la existencia de túneles espacio-temporales, lo que obtenemos es que nuestra galaxy realmente podría contener uno de estos túneles, y ese túnel podría incluso tener el tamaño de la misma galaxia. Pero hay más. Incluso podríamos viajar a través de este túnel, ya que, según nuestros cálculos, podría ser navegable. Al igual que el que todos hemos visto en la película reciente. Interestelar.”
Por supuesto, es sólo una teoría. Pero los científicos creen que la materia oscura podría ser la clave para crear agujeros de gusano y determinar cómo observarlos. Hasta el momento, no se han descubierto agujeros de gusano naturales.
8El descubrimiento de Galaxy X
La galaxia X también se conoce como la galaxia de materia oscura, una galaxia enana casi invisible que puede estar causando ondulaciones extrañas en el frío gas de hidrógeno en los límites externos del disco de la Vía Láctea. Galaxy X, que se cree que es una galaxia satélite de la Vía Láctea, alberga un grupo de cuatro variables Cefeidas, estrellas pulsantes que se utilizan como marcadores para ayudarnos a medir distancias en el espacio. No podemos ver el resto de esta galaxia enana porque supuestamente está hecha de materia oscura invisible. Sin embargo, la inmensa atracción gravitacional de esa galaxia de materia oscura probablemente causó las ondas que hemos visto. Sin una fuente gravitatoria como la materia oscura manteniéndolas juntas, también es muy poco probable que cuatro estrellas variables Cefeidas se posicionen tan cerca una de la otra en el medio del espacio en lugar de volar separadas.
“El descubrimiento de las variables Cefeidas muestra que nuestro método para encontrar la ubicación de las galaxias enanas dominadas por la materia oscura funciona”, dijo la astrónoma Sukanya Chakrabarti. “Puede que nos ayude a entender en última instancia de qué está compuesta la materia oscura. También muestra que la teoría de la gravedad de Newton puede usarse hasta los confines más lejanos de una galaxia y que no hay necesidad de modificar nuestra teoría de la gravedad ".
7Disintegración Del Bosón De Higgs En La Materia Oscura
Desarrollado en la década de 1970, el Modelo Estándar de la física de partículas es un conjunto de teorías que supuestamente predice todas las partículas subatómicas conocidas en el universo y cómo interactúan.Con la confirmación de 2012 de la existencia del bosón de Higgs (también conocida como la "partícula de Dios"), el modelo estándar se completó. Desafortunadamente, ese modelo no explica todo, especialmente la materia oscura, la fuerza gravitacional que mantiene unidas a las galaxias. La masa de la partícula de Higgs también parece demasiado baja para algunos científicos.
Eso impulsó a los investigadores de la Universidad de Tecnología de Chalmers a proponer un nuevo modelo basado en supersimetría, que le da a cada partícula conocida en el Modelo Estándar un superparte más pesado. Según esta nueva teoría, una pequeña proporción de partículas de Higgs se descompondrá en un fotón (una partícula de luz) y dos gravitinos (partículas de materia oscura). "Si se encuentra que el modelo encaja, cambiaría completamente nuestra comprensión de los componentes fundamentales de la naturaleza", dijo Christoffer Petersson, de Chalmers. El modelo será probado en el Gran Colisionador de Hadrones en Suiza.
6 materia oscura en el sol
Dependiendo del método utilizado para analizar el Sol, la cantidad de elementos más pesados que el hidrógeno o el helio fluctúa entre un 20 y un 30 por ciento. Podemos medir cada uno de esos elementos observando el espectro de luz que emite, como una huella dactilar distinta, o estudiando cómo afecta las ondas de sonido que viajan a través del Sol, que luego causan pequeños cambios en el brillo del Sol. La misteriosa diferencia entre estas dos medidas de los elementos del Sol se llama el problema de la abundancia solar.
Necesitamos mediciones precisas de estos elementos para comprender la composición química del Sol, así como su densidad y temperatura. En muchos sentidos, también nos ayudará a comprender la composición y el comportamiento de otras estrellas, así como sus planetas y galaxias.
Durante años, los científicos no han podido idear una solución viable. Luego, el físico de astropartículas Aaron Vincent y sus colegas sugirieron materia oscura en el núcleo del Sol como una posible respuesta al problema. Después de ejecutar muchas simulaciones, se les ocurrió una teoría que parecía funcionar. Sin embargo, incluía un tipo especial de materia oscura, llamada "materia oscura asimétrica de interacción débil", que puede ser materia o antimateria pero no ambas.
A partir de las medidas de gravedad, los científicos saben que un halo de materia oscura rodea al Sol. Las partículas asimétricas de materia oscura no contienen mucha antimateria, por lo que pueden sobrevivir al contacto con la materia normal y acumularse en el núcleo del Sol. También se cree que estas partículas absorben energía en el centro del Sol y luego transportan ese calor a los bordes exteriores, lo que podría explicar el problema de la abundancia solar.
"La principal ventaja de la materia oscura asimétrica es que gran parte de ella se puede acumular en el Sol a medida que se acelera a través de la nube de materia oscura que envuelve la Vía Láctea", dijo Vincent. "Si la materia oscura fuera auto-aniquiladora, la materia oscura desaparecería antes de transportar una cantidad considerable de calor desde el núcleo del Sol".
La materia oscura puede ser macroscópica
Los investigadores de Case Western Reserve han cuestionado si los científicos están buscando materia oscura en los lugares correctos. Específicamente, sugieren que la materia oscura no puede estar formada por pequeñas partículas exóticas como WIMP (partículas masivas de interacción débil), sino en lugar de objetos macroscópicos que pueden variar desde un par de onzas hasta un asteroide. Sin embargo, estos científicos están limitando su teoría de dónde mirar teniendo en cuenta lo que ya se ha observado en el espacio. Esto les lleva a creer que el modelo estándar de la física de partículas proporcionará la respuesta. No creen que sea necesario un nuevo modelo para la materia oscura.
Los investigadores han denominado "macros" a sus objetos de materia oscura. No están sugiriendo que eliminemos WIMPS y axiones (partículas de baja masa que interactúan débilmente), sino simplemente que ampliamos la búsqueda de materia oscura para incluir a otros candidatos. Hay ejemplos de materia que no son ni ordinarios ni exóticos, que no se han examinado pero que se encuentran dentro de los parámetros del Modelo Estándar.
"La comunidad se había apartado de la idea de que la materia oscura podría estar hecha de cosas normales a finales de los 80", dijo el profesor de física Glenn Starkman. "Preguntamos, fue eso completamente correcto, y ¿cómo sabemos que la materia oscura no es algo más ordinario que podría hacerse con quarks y electrones?"
Detección de 4GPS de materia oscura
Dos físicos han propuesto usar satélites GPS para encontrar materia oscura, que los científicos sugieren que puede que no sean partículas, como se suele suponer, sino rasgaduras en la estructura del espacio-tiempo. "Nuestra investigación persigue la idea de que la materia oscura puede organizarse como una gran colección similar a un gas de defectos topológicos, o grietas de energía", dijo Andrei Derevianko, de la Universidad de Nevada. “Proponemos detectar los defectos, la materia oscura, mientras nos barren con una red de relojes atómicos sensibles. La idea es que, cuando los relojes no están sincronizados, sabríamos que la materia oscura, el defecto topológico, ha pasado. De hecho, prevemos utilizar la constelación de GPS como el mayor detector de materia oscura construido por el hombre ".
Los investigadores están analizando datos de 30 satélites GPS para ver si su teoría tiene sentido. Si la materia oscura es como un gas, la Tierra pasará a través de ella mientras orbita la galaxia. Actuando como el viento, grupos de materia oscura volarán por la Tierra y sus satélites, haciendo que los relojes GPS en los satélites y en el suelo pierdan su sincronización en ocasiones durante aproximadamente tres minutos. Los científicos deberían poder monitorear cualquier discrepancia de más de una billonésima de segundo.
3Dark Energy puede estar comiendo materia oscura
Según investigaciones recientes, la energía oscura parece estar consumiendo materia oscura cuando los dos interactúan, lo que a su vez frena el crecimiento de las galaxias y, en última instancia, hace que el universo sea casi un lugar vacío. Podría ser que la materia oscura esté decayendo en energía oscura, pero aún no lo sabemos. La nave espacial Planck de la Unión Europea recientemente nos dio cifras precisas sobre la composición física del universo: 4.9 por ciento de materia ordinaria (que nos incluye), 25.9 por ciento de materia oscura y 69.2 por ciento de energía oscura.
No podemos ver la materia oscura o la energía oscura. Ninguno de los dos términos es bien entendido incluso en la comunidad científica. Se parecen más a los términos de marcador de posición, que describen algo que creemos que está sucediendo pero que aún no podemos explicar. Entonces, hasta que sepamos de qué estamos hablando, usamos estos términos ambiguos.
La materia oscura atrae, y la energía oscura repele. La materia oscura es la columna vertebral o el marco sobre el que se construyen las galaxias y sus contenidos. Se cree que su atracción gravitacional mantiene a las estrellas juntas en galaxias, por ejemplo. La gravedad es más fuerte cuando los objetos están más cerca unos de otros y más débiles cuando están más separados.
Por otro lado, la energía oscura describe la fuerza que hace que el universo se expanda al alejar de nosotros galaxias distantes. Así que cuando la energía oscura repele estos objetos, la gravedad se debilita en el espacio. Esto sugiere que la expansión del espacio se está acelerando, no disminuyendo los efectos de la gravedad como se creía.
"Desde fines de la década de 1990, los astrónomos han estado convencidos de que algo está haciendo que la expansión de nuestro universo se acelere", dijo el profesor David Wands, de la Universidad de Portsmouth. “La explicación más simple fue que el espacio vacío, el vacío, tenía una densidad de energía que era una constante cosmológica. Sin embargo, existe una creciente evidencia de que este modelo simple no puede explicar la gama completa de datos astronómicos a los que ahora tienen acceso los investigadores; en particular, el crecimiento de la estructura cósmica, galaxias y cúmulos de galaxias, parece ser más lento de lo esperado ".
Esta transferencia de energía solo está ocurriendo en el lado oscuro. La materia ordinaria (como nosotros) no está siendo tragada por la energía oscura.
La materia 2Dark puede haber causado ondulaciones en el disco galáctico
Al mirar hacia el espacio desde la Tierra, vemos que las estrellas terminan repentinamente a unos 50,000 años luz del centro de nuestra galaxia. Así que pensamos que ese era el final de nuestra galaxia. No vimos nada más significativo hasta unos 15,000 años luz más allá de ese límite, que era el Anillo de estrellas Monoceros que se extiende sobre nuestro plano galáctico. Algunos de nuestros científicos pensaron que eran estrellas arrancadas de otra galaxia.
Sin embargo, un nuevo análisis de datos de Sloan Digital Sky Survey revela que el Anillo Monoceros es en realidad parte de nuestra galaxia. Eso significa que la Vía Láctea es al menos un 50 por ciento más grande de lo que pensábamos, aumentando el diámetro de nuestra galaxia de aproximadamente 100,000-120,000 años luz a alrededor de 150,000-180,000 años luz.
Mirando desde la Tierra, no podemos ver cómo se conecta debido a las ondulaciones en el disco galáctico. Es como mirar las olas en el océano desde la playa. Cuando una ola se eleva, bloquea su vista del océano más allá, a excepción de porciones de olas aún más altas. Entonces, aunque nuestra vista estaba parcialmente bloqueada por la forma de nuestra galaxia, vimos el Anillo Monoceros porque era como mirar la cima de una ola más alta.
Este descubrimiento cambia nuestra comprensión de cómo se construye la Vía Láctea. "En esencia, lo que encontramos es que el disco de la Vía Láctea no es solo un disco de estrellas en un plano, sino que está corrugado", dijo Heidi Newberg, de la Escuela de Ciencias de Rensselaer. “A medida que se irradia hacia el exterior desde el Sol, vemos al menos cuatro ondulaciones en el disco de la Vía Láctea. Si bien solo podemos ver parte de la galaxia con estos datos, suponemos que este patrón se encontrará en todo el disco ".
Al igual que las ondas causadas por un guijarro arrojado a un estanque, los científicos creen que estas ondas en nuestra galaxia pueden haber sido causadas por un trozo de materia oscura o una galaxia enana que atraviesa el disco de la Vía Láctea. Si esa teoría es cierta, estas ondas darían a los investigadores una forma de analizar la distribución de la materia oscura en la Vía Láctea.
1La firma de rayos gamma
Hasta hace poco, la única forma en que los científicos podían detectar la materia oscura era a través de la observación de su posible efecto gravitatorio en otros objetos espaciales. Sin embargo, los investigadores creen que los rayos gamma pueden ser una señal más directa de que la materia oscura invisible se esconde en nuestro universo. En un desarrollo emocionante, es posible que hayan encontrado la primera firma de rayos gamma en Reticulum 2, una galaxia enana recién descubierta cerca de la Vía Láctea.
Los rayos gamma son una forma de radiación electromagnética de alta energía emitida desde los densos centros de las galaxias. Si es verdad que la materia oscura está formada por WIMP, entonces las partículas de materia oscura serían una fuente de rayos gamma producidos cuando los WIMP se aniquilan entre sí en contacto. Sin embargo, los rayos gamma también pueden ser emitidos por otras fuentes, como los agujeros negros y los púlsares. Si nuestro análisis puede eliminar estas otras fuentes de rayos gamma, entonces es posible que los rayos gamma restantes provengan de la materia oscura. Al menos, esa es la teoría.
Los científicos creen que la mayoría de las galaxias enanas carecen de fuentes significativas de rayos gamma además de la materia oscura, que puede abarcar hasta el 99 por ciento de una galaxia enana. Es por eso que los físicos de las universidades Carnegie Mellon, Brown y Cambridge se entusiasmaron con el descubrimiento de los rayos gamma que emanan de Reticulum 2.
"La detección gravitacional de la materia oscura dice muy poco sobre el comportamiento de las partículas de la materia oscura", dijo Matthew Walker de la Universidad Carnegie Mellon."Pero ahora es posible que tengamos una detección no gravitacional que muestre que la materia oscura se comporta como una partícula, que es una especie de Santo Grial". Por supuesto, es posible que haya otras fuentes de rayos gamma en galaxias enanas que no hemos identificado. todavía. Sin embargo, el reciente descubrimiento de nueve galaxias enanas potenciales cerca de la Vía Láctea puede dar a los científicos la oportunidad de explorar más a fondo esta teoría de la detección de materia oscura.