No faltan misterios en el universo, muchos de los cuales nos han desconcertado durante siglos. Uno de los más importantes es la existencia de algo llamado materia oscura. Teorizada por primera vez por Fritz Zwicky en 1933, la materia oscura es un tipo teórico de materia que no es visible porque no interactúa con la luz ni con ninguna otra forma de radiación electromagnética.
Después de casi 100 años, y con la ayuda del Telescopio Espacial Fermi de Rayos Gamma de la NASA, es posible que los investigadores finalmente hayan “visto” la materia oscura por primera vez.
La materia oscura no es visible, por lo que simulaciones como esta muestran cómo se vería la materia oscura si fuera visible.
Si esto resulta cierto, sería un avance significativo para la ciencia. La capacidad de la materia oscura para ocultarse a simple vista es legendaria. No puede ser visto por ninguna herramienta jamás fabricada por humanos porque la materia oscura no puede emitir, absorber ni reflejar luz de ningún tipo, de la forma en que los humanos y todas nuestras herramientas ven las cosas. Esto hace que encontrar materia oscura sea increíblemente difícil.
Tomonori Totani, profesor de astronomía en la Universidad de Tokio, cree que puede haber tenido éxito donde muchos antes que él fracasaron. En un estudio publicado el 25 de noviembre en el Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, Totani dice que pudo haber encontrado materia oscura al observar el subproducto de dos partículas de materia oscura que chocan entre sí.
No se pierda nuestro contenido técnico imparcial y revisiones de laboratorio. Añadir CNET como fuente preferida de Google.
La clave de este descubrimiento es la existencia teórica de las llamadas partículas masivas que interactúan débilmente, o WIMP para abreviar. Los WIMP son trozos de materia oscura que son más grandes que los protones y no interactúan con otro tipo de partículas. Cuando dos WIMP chocan entre sí, la teoría científica sugiere que se aniquilarán entre sí y la reacción resultante producirá rayos gamma.
Totani utilizó datos del Telescopio Espacial Fermi de Rayos Gamma de la NASA para descubrir cuáles cree que son las emisiones de rayos gamma de estos eventos de aniquilación, que, de ser cierto, probarían la existencia de materia oscura, o al menos pondrían a los científicos en el camino para confirmar su existencia.
Los científicos creen que alrededor del 27% de la energía total del universo está compuesta de materia oscura.
¿Por qué es tan difícil encontrar materia oscura?
La NASA describe la materia oscura como “el pegamento invisible que mantiene unido el universo”. La materia oscura está en todas partes. Las teorías sugieren que sólo el 5% de la materia es materia ordinaria que tú y yo podemos ver, mientras que la materia oscura constituye el 27% del pastel. El resto es energía oscura. otro misterio mas La ciencia todavía tiene que resolver esto.
Si hay más de cinco veces más materia oscura que materia normal, ¿por qué es tan difícil de detectar? La respuesta corta es: la materia oscura no interactúa con la materia de una manera que los humanos puedan detectar con nuestra tecnología actual.
Eso no es del todo antinatural. La ciencia también tiene dificultades para descubrir los agujeros negros. La luz no puede escapar de un agujero negro, por lo que es imposible observarlo directamente. En cambio, los científicos han desarrollado varios métodos para detectar la presencia de un agujero negro en función de su impacto en el área circundante.
Cygnus X-1, el primer agujero negro jamás descubierto, fue descubierto gracias al llamado disco de acreción. Los discos de acreción son nubes arremolinadas de gas, polvo, plasma y otras partículas que se forman alrededor de los agujeros negros y tienden a emitir grandes cantidades de rayos X. Los investigadores encontraron estos intensos rayos X y concluyeron que procedían de un agujero negro. En el primera foto de un agujero negro En la imagen de 2019, la parte visible es el disco de acreción del agujero negro, no el agujero negro en sí.
El filósofo y clérigo inglés John Michell propuso por primera vez la teoría de la existencia de los agujeros negros en 1783. Esto significa que a la humanidad le llevó 236 años tomar una fotografía de un agujero negro, y ni siquiera entonces podemos ver el agujero negro en la imagen. Sólo sabemos que está ahí porque podemos ver su disco de acreción.
La materia oscura es mucho más difícil de detectar. No interactúa en absoluto con el espectro electromagnético, incluida la luz visible. Al igual que los agujeros negros, la ciencia ha utilizado sus efectos en su entorno para demostrar su existencia.
Este fenómeno comenzó en 1933 cuando el astrónomo Fritz Zwicky observó que las galaxias del Cúmulo de Coma se movían demasiado rápido para la cantidad de materia ordinaria que contenían. Zwicky concluyó que debía haber un segundo tipo de materia invisible que proporcionaba más atracción gravitacional y actuaba como una especie de pegamento que mantenía unido el cúmulo.
Esta teoría se perfeccionó con el tiempo y surgieron pruebas adicionales. Un ejemplo es la lente gravitacional, que es una desviación de la luz causada por la gravedad. El Bullet Cluster es el mejor ejemplo de que esto puede deberse a la materia oscura, pero aún no se ha demostrado de forma concluyente.
El efecto de lente gravitacional alrededor del Bullet Cluster (que se muestra aquí en azul) es uno de los ejemplos más claros posibles de los efectos gravitacionales de la materia oscura sobre la luz.
El autor del estudio explica lo que encontró.
A lo largo de décadas, los científicos han propuesto varios candidatos potenciales para lo que realmente son las partículas de materia oscura. Una de esas teorías es la WIMP. Estas partículas teóricas son mucho más grandes que los fotones y tienen una propiedad especial. Cuando colisionan, la ciencia predice que se destruirán entre sí, lo que dará como resultado una explosión de rayos gamma.
La NASA tiene un breve vídeo aquí que muestra cómo funcionaría esto en teoría. Totani cree haber encontrado estas emisiones de radiación gamma.
“Descubrimos rayos gamma con una energía fotónica de 20 gigaelectrones voltios (o 20 mil millones de electronvoltios, una enorme cantidad de energía) que se propagan en una estructura similar a un halo hacia el centro de la Vía Láctea”, dijo Totani a Phys.org. “El componente de emisión de rayos gamma se asemeja mucho a la forma esperada del halo de materia oscura”.
Hay un poco que desempacar aquí, así que me comuniqué con Totani para obtener más información. Me dijo que las estrellas de nuestra galaxia “están distribuidas en un disco, mientras que el halo de materia oscura probablemente las rodea en forma esférica”. La radiación producida por la teórica materia oscura penetraría el disco desde su posición esférica, lo que le daría a Totani una idea de qué y dónde buscar en general.
Cuando miró allí, pudo encontrar radiación que, según dijo, era “consistente con las predicciones de materia oscura”.
En otras palabras, los rayos gamma estaban donde debían estar, en el nivel de energía fotónica que la ciencia había predicho, y las emisiones tenían la forma esperada para la materia oscura.
La NASA cree que el anillo oscuro alrededor del cúmulo CL0024+17 podría ser materia oscura.
Cambiando la ciencia para siempre
Totani encontró rayos gamma donde deberían estar y con la intensidad prevista, por lo que debe ser materia oscura, ¿verdad?
No exactamente.
Aunque estos resultados son prometedores, no prueban necesariamente la existencia de materia oscura. El primer paso será que investigadores independientes verifiquen las conclusiones de Totani.
Totani es consciente de ello y quiere que investigadores independientes examinen los datos para intentar reproducir sus hallazgos. Esto incluye medir las emisiones de rayos gamma de otras fuentes, como las galaxias enanas, en el universo para ver si algo más puede explicar sus resultados.
Actualmente, sus resultados no pueden explicarse fácilmente por fuentes conocidas de emisiones de radiación gamma, pero eso no significa que no las haya. Los datos deben probarse una y otra vez, y los investigadores deben aportar más información para verificar si sus hallazgos están realmente relacionados con la materia oscura.
La ciencia se tomará su tiempo porque si Totani realmente encontrara materia oscura, el impacto sería enorme. Señala que el descubrimiento de una nueva partícula elemental que no esté incluida en el actual modelo estándar de física de partículas tendrá importantes implicaciones para la teoría fundamental de la física. Y el descubrimiento de la materia oscura ayudaría a resolver otros misterios cosmológicos, como la naturaleza de la energía oscura, la fuerza invisible que hace que el universo se expanda más rápido.
“Si esto es cierto, se revela la verdadera naturaleza de la materia oscura, durante mucho tiempo el mayor misterio de la cosmología”, dijo Totani.
About The Author
