Materia negra | ||||
¿ Qué la materia negra? | ![]() | Actualización 01 de junio 2013 | ||
En astrofísica, la materia negra (o materia zozobra) designa la materia aparentemente indetectable. Diferentes hipótesis han emitidas y exploradas sobre la composición de esta materia hipotética y negra : gas molecular, estrellas muertas y enanas morenas en gran número, agujeros negros, etc... | La materia oscura no es negro, pero invisible. Imagen: Sloan Digital Sky Survey Team, NASA, NSF, DOE | ![]() | ||
¿ La materia negra existe? | ||||
Uno de los problemas mayores de la astrofísica moderna es que ignoramos la naturaleza de lo esencial de la materia del universo. La materia luminosa, la única a la que directamente vemos, parece representar menos décima de la masa del universo. La materia negra o la materia zozobra o todavía masa faltante designa la materia que no emite luz con sentido ancho, esto va de ondas radio a los rayos gamma. Esta luz es pues nuestra sola fuente de informaciones. No obstante, los astrónomos se ponen de acuerdo sobre el hecho que entre el 90 % y el 99 % de la materia del universo no emite luz. Sin embargo el sistema solar nos muestra que lo esencial de la masa se encuentra en el Sol (99 %), los planetas no luminosos representan sólo el 1 % de la masa. Por otra parte, el estudio de la luz recibida de las estrellas indica que existe, polvo que absorbe una parte de la luz visible emitiendo en el infrarrojo, y el hidrógeno neutro que irradió en ondas radio o hidrógeno ionizado que emite en el rayo ultravioleta y los rayos X. Pero esta materia, es muy luminosa ya que se lo ve, más de su repartición no se es diferente de la que está presente en las estrellas como el Sol. | Cuando se trata de calcularlos con arreglo al efecto gravitacional masas observamos que todo pasa como si una densidad de masa invisible estuviera presente. Resulta claramente que el Universo contiene más materia que la que se ve. | ![]() Imagen: Imagen compuesta del montón del carbón de bola constituido por dos montón vecinos chocados hay cerca de 150 millones de años. Esta imagen muestra, en rojo la distribución de la materia ordinaria correspondiente a emisiones de rayos X y en azul la distribución de masa total correspondiente al efecto de lente gravitacional En astrofísica, una lente gravitacional o un espejismo gravitacional es un objeto muy macizo (un montón de galaxias por ejemplo) situándose entre un observador y una fuente de luz lejana. La lente gravitacional imprime una curvatura fuerte al espacio tiempo, que tiene por resultado de desviar todos los rayos de luz que pasan cerca de ella, deformando así las imágenes recibidas por un observador colocado sobre la línea de mirada. y distinguimos bien la onda de choque en el seno del gas, nacida de la colisión entre ambos montón, así como su retraso con relación a la materia negra contenida en cada montón y quien, ella, no parece haber estado afectado por la colisión. | ||
Cantidad de materia negra | ||||
Montón de galaxias constituyen objetos de elección para estudiar el problema de la materia negra, porque se puede estudiar su distribución de masa por varios métodos independientes (El movimiento de sus galaxias, las propiedades del gas caliente que contienen, los fenómenos de lentes gravitacionales que se observa allí, la perturbación del brillo de fondo cosmológico que inducen, el modelo de su formación por hundimiento gravitacional). | La observación del montón de galaxias permite mostrar que la materia negra es distribuida de modo menos concentrado, más extenso, que la materia ordinaria. Las simulaciones numéricas sobre las propiedades del Universo primordial, permiten encontrar la distribución de materia negra alrededor de montón de galaxias. | ![]() Imagen: Los resultados nacidos de simulaciones efectuadas por Ben Moore. Visión de conjunto de la distribución de materia negra en una rebanada de Universo de un mil millones de años de luz de lado y una región de 10 000 años de luz de lado. Los dos zoomes representan esta región que hace respectivamente 100 años de luz luego 1 año de luz. | ||
Naturaleza de la materia negra | ||||
Dos grandes teorías se enfrentan sobre la naturaleza de la materia negra. | La materia ordinaria va entonces a reagruparse para formar primero galaxias (a partir de nubes de gas), que mismas se reagrupará en montón, luego súper montón. | ![]() Imagen: Bosque Lyman alfa obtenido por una simulación numérica, en una zona de 30 millones de años de luz de lado. Es posible detectar las grandes nubes primordiales de hidrógeno, gracias a sus propiedades de absorción. Observamos una diferencia hacia el rojo de un factor que depende de la distancia. Esto permite ver, gracias a las rayas de absorción de las nubes, cómo la materia es repartida en el universo. | ||
La materia negra queda secreta | ||||
La teoría de Big Bang permite calcular el número de bariones del Universo (átomos de helio 4 y de hidrógeno), formados en el momento del núcleo sintiese primordial. Los astrofísicos calcularon el índice de materia bariónica quién sería de cerca del 4 % de la densidad crítica. Entonces, para explicar la geometría llana del Universo, la materia total del Universo debe representar el 30 % de la densidad crítica (el 70 % restantes que son de la energía negra). Falta pues el 26 % de la densidad crítico en forma de materia no bariónica y pues constituida por otras partículas que el bariones. Otros numerosos indicios convergen para indicar que el Universo contiene una gran cantidad de materia bajo una forma no luminosa. Además, el modelo de Big Bang está en acuerdo notable con conjunto de las observaciones, a condición de que el Universo contenga cerca del 30 % de materia negra y cerca del 70 % de energía negra. Sin embargo cada vez más astrofísicos consideran que esta materia negra no existe y más bien que de procurar explicar las anomalías por una materia inobservada incluso inobservable, según ellos sería más juicioso de ver de nuevo las leyes físicas que constituyen el modelo estándar, y que con todo modo han vuelto a discutir por otros problemas todavía más fundamentales. Entonces sería posible resolver varios problemas al mismo tiempo sin emitir hipótesis nuevas. Ciertos físicos se vuelven por ejemplo hacia la teoría de las cuerdas. | La teoría de las cuerdas añade seis nuevas dimensiones a las cuatro usuales (las tres dimensiones del espacio y el tiempo) y colocaría la materia negra en estas nuevas dimensiones que nos son inaccesibles. Las fuerzas electromagnéticas y nucleares fuertes y débiles serían confinadas en nuestras cuatro dimensiones y no podrían dejarlos. En cambio, la gravitación podría dispersarse en otras dimensiones, y así bajar en intensidad con relación a otras fuerzas. | ![]() Imagen: Las dimensiones de las partículas. |