¿Sabias que en el universo hay materiales que no podemos observar?
Y no nos referimos a lo lejos que están, sino, a que literalmente no las podemos observar ya que no producen ni luz ni energía.
La materia oscura es un tipo de materia que no emite suficiente radiación electromagnética para poder ser detectada con los instrumentos con los que actualmente cuenta el ser humano, sin embargo se tiene certeza que existe debido a los efectos gravitacionales que causa en la materia ordinaria (visible), tales como estrellas o galaxias.
De acuerdo con observaciones realizadas en el 2010, la materia ordinaria, que es la que todos podemos ver y de lo que esta echo todo lo que conocemos, únicamente constituye el 4% de la cantidad total de materia existente en el universo, mientras que la materia oscura abarca un 23% de esta. El otro 73% es energía oscura.
![A Dark (Jellybean) Universe
This jar is a visual representation of our universe, in jellybean form. If you don’t like licorice — sorry, you’re out of luck. That’s because the black jellybeans here represent the mysterious duo — dark matter and dark energy — that pervade our universe.
Less than 5% of the energy and matter that makes up the universe is the normal, everyday matter that scientists understand. The rest is dark matter (27%) and dark energy (68%).
Five percent is… not very much. Imagine trying to read a book where you could see only 1 out of every 20 words on the page; the rest are all written in invisible-ink. You might be able to glean some idea of what the book was about, but you’d be pretty confused. That’s how physicists feel about the universe, and that’s why they are working hard to understand more about the universe’s enigmatic dark side.
[[MORE]]
Dark matter is an unidentified source of mass in the universe. It could be one pervasive particle that we are yet-to-detect, or perhaps a whole family of particles we’re missing out on. Dark energy, despite its similar name, is something else entirely, and even stranger than dark matter — a mysterious source of energy that is causing the universe’s expansion to accelerate.
We know that dark matter must exist for several reasons, but it is famously necessary to explain the rotation speeds of stars in galaxies. Stars orbit about galaxies at a known speed depending on how much mass there is in the galaxy and how far out they are from the center. So you can tell how much mass is inside a galaxy by looking at how fast the stars are moving. You can also tell how much mass there is another way — by looking at how bright the galaxy is. Scientists found that these two methods didn’t line up — at the far reaches of the galaxy, the rotational speeds were higher than they should’ve been based on the brightness of the galaxy — implying that there was some invisible mass hovering in a halo around the galaxy’s edges.
The evidence for dark energy, on the other hand, is that the universe is expanding, and that expansion is accelerating. When this discovery was made through observations of supernovae in the 1990s, it was the opposite of what was expected. In a universe dominated by matter, the universe’s expansion should gradually slow down, dragged backwards by gravity. The counter-intuitive result was so groundbreaking that two years ago the Nobel Prize in Physics was awarded for the discovery. Yet scientists are still in a muddle over what could be causing the accelerating expansion. Dark energy is the placeholder-name for whatever it is.
Image from Fermilab.](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_uH3skNP93vnqDAbdqSnqYGIar9UvzduWm8zeHl0VDG2JRX7MBb-8Ga8zhBppPZXd0c4-8dwDwWFRYr23k4VDPYQvURn15JeCSxPTDUOdpmcmswZMm_Y5deGthV_ATZWEt-oo-5i_-tTxOBgRjcZBU-AL5hKq9HtX1XtAvFr9XwWzc=s0-d)
La materia oscura fue propuesta en 1933 por Fritz Zwicky ante la evidencia de una masa invisible que influía en las velocidades orbitales de las galaxias en los cúmulos y en la distribución de temperatura del gas caliente en galaxias y cúmulos de ellas.
La composición de la materia oscura aun se desconoce, pero se cree que puede estar compuesta por neutrinos ordinarios y pesados (Wimps, axiones y cuerpos M.A.C.H.O.). Las pruebas actuales favorecen los modelos en los que el componente primario de la materia oscura son las nuevas partículas elementales llamadas en su conjunto materia oscura no bariónica.
Lo curioso es que lo que conforma la materia oscura tiene mucha mas masa que el componente "visible" del universo.
La determinación de la naturaleza de esta masa invisible se vuelve una de las cuestiones mas importantes de la física de partículas y de la cosmología moderna.
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PARA UNA MEJOR DEFINICIÓN DE MATERIA OSCURA...
¿QUÉ NO ES MATERIA OSCURA?
En nuestra galaxia existen enormes nubes de polvo interestelar,
que bloquean la luz de las estrellas formando regiones oscuras. Pero
esto NO es "materia oscura". De hecho, el polvo se detecta justamente
por el modo en que afecta a la luz de las estrellas. Elpolvo es opaco observado en luz "visible" (con un telescopio
óptico, digamos), aparece brillante en imágenes infrarrojas tomadas
desde satélites artificiales.
NO es materia invisible. El gas
interestelar, mayormente hidrógeno neutro, es invisible a nuestros ojos y
a los telescopios ópticos, pero emite ondas de radio detectables con
radiotelescopios. Hoy en día Disponemos de todo tipo de instrumentos, tanto en
tierra como en el espacio, capaces de detectar materia que emita desde
ondas de radio hasta rayos gamma.
¿QUÉ SÍ ES MATERIA OSCURA?
"masa faltante"
para
explicar los movimientos de estrellas y galaxias.
Al decir "materia oscura" nos referiremos al sentido más
amplio del término, es decir, no limitándonos a la luz visible sino
abarcando todos los tipos de radiación electromagnética.
Y como dice el dicho... "No todo lo que no brilla es materia oscura" :P
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HISTORIA, DESCUBRIMIENTO Y AVANCES RELACIONADOS CON MATERIA OSCURA
(He aquí un poco de datos curiosos relacionados con el tema)
1666: ¿Recordamos a Newton su Ley de
Gravitación Universal ? :D "dos cuerpos cualesquiera se
atraen con una fuerza directamente proporcional al producto de sus masas e
inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa"
Que se demuestra con su formula:
Que se demuestra con su formula:
También
Newton había establecidolas leyes del movimiento, Mecánica. Y juntando
las dos cosas se puede llegar a determinar el movimiento de cualquier
objeto. Ejemplo: el de un cuerpo en órbita circular alrededor de otro.
Velocidad orbital:
Que en español quiere decir que la velocidad orbital disminuye con la raíz cuadrada de la
distancia al cuerpo en el centro y aumenta con la raíz cuadrada de la masa que rodea.
EJEMPLO: La luna, orbita alrededor de la Tierra a una distancia de
384400 km, con una velocidad de aproximadamente 1 km/s.
¿Y si el planeta central es de mayor MASA?
Fácil, lo entenderás en el siguiente ejemplo :D
Masa que gira alrededor: Io, satélite de Júpiter.
Distancia: muy parecida a la existente entre la Luna y la Tierra.
Tiempo en completar vuelta: 42 hrs.
Velocidad: 62400 km/h (17 veces más rápido que nuestra Luna)
Con lo anterior se puede determinar que....... La masa te Júpiter es 318 veces superior a la Tierra.
Explicación/Conclusión: Segun la relación se puede saber que a mayor masa del cuerpo central, mayor será la velocidad del cuerpo que lo rodea.
¿Qué pasa si el cuerpo rodeador se encuentra mas lejos del central?
Aaaah, entonces lo entenderas con el siguiente ejemplo :D
Masa que gira alrededor: Calisto, satélite de Júpiter.
Distancia: 4 veces más lejos que Io del cuerpo central
Velocidad: 29400km/h
Conclusión: a mayor distancia, menor velocidad.
Aplicacion principal de lo anterior:
-Conocer la evolución de una estrella, ya que queda determinada desde el
instante mismo de su nacimiento por la cantidad de materia (masa) que
contiene.
Así tambien pasa con un Universo, entre menos denso se sabe que le faltaría más por expandirse, o sea es joven.
Pero
tomemos en cuenta que el problema aquí es al tratar de medir con
precisión distancias y velocidades. Y peor, se encuentra entre
tinieblas. :s
S. XIX: El
inglés John C. Adams y el francés
Urbain Le Verrier, notan que el movimiento del
planeta Urano no sigue perfectamente las leyes de Newton. Muchos
entonces suponían que éstas fallaban, pero ellos supusieron la
existencia de
un planeta nunca visto hasta entonces, capaz de perturbar el
movimiento de Urano con su atracción gravitatoria y así calcularon la
posición de ese planeta que influía .
1846: el alemán Johann G. Galle junto al estudiante Louis
d'Arrest pudieron observarlo con un telescopio en las coordenadas
indicadas por Le Verrier. Neptuno, el octavo planeta, era ahora una
realidad, pero había sido durante un tiempo una masa invisible cuya
presencia sólo se infería debido a su fuerza de gravedad.
1846: Friedrich Bessel nota que Sirio, la estrella más
brillante que se podía ver, se mueve siguiendo un camino
sinuoso en la bóveda celeste, como si algo tironeara de ella.
1860: Le Verrier propone la existencia de otro planeta entre el
Sol y Mercurio para explicar las variaciones de la órbita de éste
ultimo. Recibió el nombre "Vulcano" y varios observadores anunciaron haberlo
visto. Pero nunca nadie pudo confirmar esas observaciones, y la existencia
de Vulcano siguió siendo un misterio.
1862: Alvan Clark logra detectar una pequeña estrella compañera de Sirio,
"11500 veces más débil que ésta, aunque de masa no mucho menor. Ambas
estrellas orbitan una alrededor de la otra, pero si no las observamos
con un telescopio lo suficientemente poderoso, Sirio parece bailar un
vals con una pareja invisible".
1916: el movimiento
anómalo de Mercurio quedó explicado con la Relatividad General de Albert
Einstein: "Mercurio está muy cerca de la enorme masa del Sol y por eso la
gravitación newtoneana no es exacta".
S. XX: observaciones
astronómicas comienzan a sugerir que hay mucha más materia en el
Universo de la que podemos detectar directamente.
1932: el holandés Jan Oort nota que las estrellas de nuestra
galaxia, la Vía Láctea, se mueven mas rápido de lo que
deberían o sea que la masa "real" de nuestra galaxia sería el doble
de la que estamos viendo.
1935: resultados
similares estudiando la rotación de una galaxia vecina,
Messier 31, la gran espiral de Andrómeda.
1935: astrónomo Franz Zwicky mide las
velocidades y los brillos de galaxias en el Cúmulo de Coma. Encuentra
velocidades demasiado altas y, adelantándose a su época, postula la
existencia de grandes cantidades de "masa faltante", que superaría a la
materia visible en una proporción de 50 a 1.
1980: ya se hace evidente que cada vez que se intenta medir la masa de galaxias
o grupos de galaxias utilizando la ley de gravitación, se obtienen valores
muy superiores a los que surgen de toda la materia visible en forma de
estrellas, gas y polvo.
NOTA: Esto ocurre para todo tipo de galaxias, tanto
espirales como elípticas, normales o enanas, y la masa "oscura" puede ser
hasta 200 veces mayor que la "visible".
Curva de rotación típica de una galaxia espiral. Se muestra en rojo la
velocidad en km/s medida en función de la distancia al centro (R) en
kiloparsecs (1 kpc equivale a 3262 años luz). En azul se esquematiza
la velocidad calculada debido a la acción gravitatoria de la masa
visible. Es evidente que al aumentar la distancia al centro de la
galaxia, la velocidad debería disminuir, pero en cambio permanece casi
constante. Esto se explica con la presencia de una gran masa en un halo
de "materia oscura".
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3 cosas que sabemos de la materia oscura y es probable que no sepas
1.-Nosotros posiblemente ya hemos observado la materia oscura Varios
experimentos están en busca de la materia oscura, y algunos de ellos
pueden tener incluso ya lo encontraron. El problema es que ningún
experimento ha sido capaz de hacer esa afirmación con la confianza
suficiente para convencer a la más amplia comunidad científica, ya sea
debido a las estadísticas o la imposibilidad de descartar posibles
explicaciones alternativas.
2.-No sabemos como es la materia obscura pero sabemos que son varias cosas las que están
creando este sector.
Los científicos han llegado con varios modelos para lo que la materia
oscura podría ser. El principal candidato actual se llama un WIMP. Estas
partículas interactúan debido a la interacción nuclear débil y la
gravedad y, posiblemente, a través de otras interacciones no más fuertes
que la fuerza nuclear débil. No se pueden ver directamente, ya que no
interactúan y no emiten radiación electromagnética y tampoco reaccionan
enérgicamente con el núcleo del átomo debido a que no interactúan con la
fuerza nuclear fuerte.
Esta combinación de supuestas características hace que los WIMPs
presenten propiedades muy similares a las de los neutrinos, con la
diferencia de que los WIMP deberían de ser mucho más masivos, y por lo
tanto, más lentos.
3.-Es muy probable que podamos observar la materia oscura en los
próximos 5 a 10 años, pero es posible que nunca la veamos en absoluto.
Estos son tiempos emocionantes para un científico en busca de la materia
oscura. Con un número de diferentes ideas experimentales programados
para llegar a buen término en los próximos años, muchos predicen que la
materia oscura estará en nuestras manos dentro de una década.
Las tres maneras que se cree que se puede encontrar son: directamente,
(por medio de experimentos), indirectamente (por los efectos que causa),
o creándola con el LHC (Gran Colisionador de Hadrones)
Blog creado por:
Daniel Josué Torres Rdz
Jose Javier Reyes
Brenda Citlaly
Fernanda Robles
Victor Hugo Larraga
FUENTES:
http://www.space.com/14768-dark-matter-universe-photos.html
http://www.fcaglp.unlp.edu.ar/~scellone/SAC/Divul/MatOsc/MatOsc.html
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