Materia escura

Distribución estimada da materia escura e da enerxía escura no universo. As porcentaxes variaron perante a evolución do universo e son consontes coa teoría do Big Bang.

Na Cosmoloxía, a materia escura (ou materia negra) refírese ás partículas elementais que non teñen carga eléctrica e polo tanto non emiten luz, non se poden detectar pola radiación emitida -porque non emiten radiación no espectro electromagnético - mais cuxa presenza pode ser inferida a partir dos seus efectos gravitacionais sobre a materia visible, como estrelas e galaxias, dado que teñen masa. As estimativas do total de materia no Universo, baseadas en efeitos gravitacionais (rotación das galaxias , lentes gravitacionais), suxiren que a maioría da materia do Universo é “materia escura”. Por outra banda, a existencia da materia escura resolve certo número de inconsistencias na teoría do Big Bang.

Historia

Curva de rotación dunha galaxia espiral típica: curva prevista (A) e observada (B). Só a existencia de materia escura pode explicar a curva de velocidade real.

O primeiro astrónomo que teorizou a sua existencia foi Fritz Zwicky no ano 1933 ao calcular a masa do cúmulo de galaxias Coma en relación ás velocidades rotacionais e orbitais das galaxias do cúmulo, atopando unha diferencia de 160 veces, deulle o nome de "materia perdida". A primeira persoa en demostrar a sua existencia foi a astrónoma Vera Rubin no ano 1950, a sua tesis doutoral foi "ignorada" pola maioría ata os anos 1970, ao calcular a curva da rotación galáctica en relación a masa calculada da galaxia M31, a galaxia de Andromeda.

Un dos maiores enigmas da astronomía moderna é que máis do 90% do Universo é invisible para a actual tecnoloxía telescópica (un 24 % de materia escura, é un 72 % de enerxía escura) o restante 5% é a materia ordinaria. Ata o ano 2006, o único que sabían con certeza os científicos é que esta materia escura existe e que non pode detectarse directamente porque non emite luz ou radiación.

A ciencia logrou entender moito sobre o que se denomina "materia bariónica", a materia "normal" que forma as estrelas e planetas, pero os investigadores tiveron moitos problemas para comprender que constitúe o principal material do que está formado o cosmos. Só se sabe da súa presenza pola velocidade en que as galaxias rotan. É dicir, as estrelas das galaxias móvense tan rápido que se non houbese un material invisible que as mantivese xuntas por atracción gravitacional, estas rotarian moito mais lentamente, chegando incluso a desfacerse o cúmulo galáctico.

A comezos de 2006, científicos de Cambridge, estudando doce galaxias ananas situadas preto do límite da nosa propia Vía Láctea, realizaron mapas en 3D das galaxias baseándose no movemento das súas estrelas para "trazar" a pegada da materia escura entre elas e medila con precisión, concluíndo que as galaxias contiñan 400 veces máis materia escura que materia bariónica e que a materia escura non é, como se cría, fría: as partículas de materia escura, móvense a 9 Km. por segundo, e están a uns 10.000º centígrados.

Simulación da formación de filamentos e cúmulos galácticos partindo da materia e enerxía escuras

Situación actual

Na actualidade emprégase o observatorio espacial Herschel (no espazo dende 2009) para o estudo da materia escura utilizando como ferramenta principal o telescopio de 3,5 metros que traballa na lonxitude de onda de luz infravermella. Fruto desta investigación a revista Nature publicou (en liña o 16 de febreiro de 2011 e na edición impresa 24 de febreiro de 2011) o traballo do equipo de astrónomos dirixido por Asantha Cooray (Universidade de California en Irvine) que calcularon a cantidade de materia escura necesaria para a creación dunha galaxia, baseandose nas imaxes do fondo cósmico infravermello da rexión celeste chamada "Lockman Hole", situada na constelación da Ursa Maior , chegando a estimar que fai falla unha cantidade de materia escura equivalente a 300 millóns de masas solares (estrelas coa masa do Sol) para xenerar unha galaxia.

A derradeira misión espacial da lanzadeira espacial americana Endeavour (o 16 de maio de 2011) deixou o espectómetro magnético Alfa ou AMS na Estación Espacial Internacional (ISS). Deseñado (polo equipo da NASA liderado polo físico Samuel Chao Chung Ting, nobel de física no ano 1976) para localizar galaxias de antimateria, materia escura (na procura de neutralinos mediante a localización de positróns de alta enerxía), e raios cósmicos, o espectómetro é ultrasensible e require un supercomputador composto por mais de 650 procesadores, é por iso que en lugar de ser un satélite mais, débese instalar na ISS para acadar a suministración de enerxia necesaria para o seu correcto funcionamento (o custo económico do satelite é de 1.500 millóns de dólares). O núcleo do instrumento é un iman superconductor enfriado con helio a -271.35º Celsius (isto é 1,8º celsius por riba do cero absoluto) producindo un campo magnético de 1 Tesla (20.000 veces maior ao campo magnético terrestre).

Véxase tamén

Outros artigos

• Enerxía escura.
• Lente gravitacional.

Ligazóns externas

• "The Dark Matter Mystery: Stars Are Moving Too Fast". Primeiro documental da serie adicada a materia escura do Perimeter Institute for Theoretical Physics de Canadá. (en inglés)
• "The Dark Matter Mystery: 39 Billion Missing Suns". Segundo documental da serie adicada a materia escura do Perimeter Institute for Theoretical Physics de Canadá. (en inglés)
• "The Dark Matter Mystery: Gravitational Lensing". Terceiro documental da serie adicada a materia escura do Perimeter Institute for Theoretical Physics de Canadá. (en inglés)
• "The Dark Matter Mystery: Most Of The Universe Is Missing". Cuarto documental da serie adicada a materia escura do Perimeter Institute for Theoretical Physics de Canadá. (en inglés)
• "Dark Matter Game", videoxogo educativo que relaciona masa e velocidade de rotación galáctica (en inglés)
• Páxina web adicada ao Observatorio Espacial Herschel (en inglés)
• Páxina web adicada ao AMS (en inglés)