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¿Qué es la Materia Oscura? ¿Cómo afectó a la evolución del Universo y a la Evolución de la Vida en la Tierra?

Creada13-11-2017
Modificada13-11-2017
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Reseña del Documental El Enigma de la Materia Oscura de la serie La Historia del Universo

El Enigma de la Materia Oscura

Todo lo que vemos en el Universo, todo aquello de lo que están compuestas todas las cosas, incluidos nosotros mismos, es Materia. Pero esa materia no es más que una pequeña parte de lo que hay.

Existe un tipo de materia que no interactúa con la luz, ni con los fenómenos electromagnéticos. No brilla, ni refleja la luz, ni la detiene. El resultado es que esa materia es invisible, no se puede captar por medios ópticos o electromagnéticos. Ni siquiera puede tocarse, pues las partículas que la componen no interactúan con los campos electromagnéticos de los átomos, por lo que pasarían por su interior sin alterarlos.

La llamamos Materia Oscura.

Si no podemos verla ni tocarla ni detectarla de ninguna forma ¿cómo sabemos que existe?

Tres Enigmas y una Respuesta

La única forma en que la Materia Oscura interactúa con la Materia Ordinaria es por medio de la Gravedad, y es la única forma en que podemos deducir su presencia.

Se cree que la Materia Oscura apareció en el primer segundo del Big Bang, mucho antes de que apareciera la Materia Ordinaria, y que esencialmente está compuesta de partículas masivas llamadas WIMP.

Las partículas WIMP interactuaron destruyéndose entre sí y creando restos de partículas más pequeñas que formaron las partículas de Materia Ordinaria conocidas, Protones, Neutrones y Electrones.

Pero no todas las partículas WIMP fueron aniquiladas, sino que la mayor parte sigue existiendo hoy conformando una estructura que abarca todo el Universo y sobre la cual la Materia Ordinaria ha formado sus galaxias y cúmulos para dar lugar al Universo que conocemos.

No existen evidencias de esta teoría, pero si la asumimos como cierta podría ayudar a responder a varios enigmas de la cosmología que hasta ahora se han resistido a toda explicación.

El primero de estos enigmas es el de la Formación de las Primeras Estrellas.

En el Universo Primigenio sólo existía Hidrógeno y un poco de Helio, distribuidos de forma homogénea en forma de gas. En simulaciones informáticas se ha intentado recrear la forma en que esta primera nube de gas pudo condensarse para formar las primeras estrellas, pero todas las simulaciones fallan pues en ningún caso se da una concentración con suficiente atracción gravitatoria para que se formen estrellas.

Pero si en las simulaciones introducimos las partículas WIMP en una cantidad 6 veces mayor que la masa de la Materia Ordinaria del Universo, entonces sí, se forman condensaciones estelares y galácticas, hasta crear un Universo muy similar al que podemos ver actualmente.

El segundo enigma es el de la Distribución de las Galaxias en el Cosmos.

En el Universo existen 2 Billones de Galaxias.

Hasta ahora siempre había oído que se estimaba la existencia de 100.000 Millones de Galaxias. Esta es la primera vez que oigo una estimación que supera el Billón.

Según mis cálculos (La Ciencia de la Gran Onda, capítulo ¿Cuantas Galaxias Hay?) serían algo más de 10 Billones de Galaxias.

Estas galaxias no están distribuidas aleatoriamente sino que se encuentran en una red de filamentos, cada uno formado por miles de galaxias, dejando enormes huecos vacíos entre ellos.

La única forma en que esto ocurra es si suponemos que existe una red de filamentos de Materia Oscura que mantiene atada a la Materia Ordinaria, haciendo que el Universo Visible se ajuste al Universo Oscuro formado por partículas WIMP.

Y el tercero es el Movimiento de las Estrellas en torno a las Galaxias.

Las leyes del movimiento indican que las estrellas que orbitan la Galaxia más cerca de su centro deberían viajar más rápido que las que se mantienen en la periferia, pero un estudio detallado de las velocidades de las estrellas indica que en realidad ambas viajan a casi la misma velocidad, lo que parece quebrantar las leyes de Kepler.

Pero estos tres enigmas pueden explicarse si aceptamos que la Materia Oscura existía antes que la Materia Ordinaria y adquirió una estructura mucho antes de que llegaran a existir las galaxias, estrellas e incluso los átomos de Materia Ordinaria.

Me gusta entender cómo funciona el Universo y cuando no me dan una explicación más o menos entendible tengo la costumbre, quizás mala costumbre, de intentar imaginar una posible explicación.

El documental explica lo que ocurre, según las teorías diseñadas por los astrofísicos, pero no aclara bien las causas de por qué las estructuras gravitatorias del Universo son formadas antes por la Materia Oscura que por la Ordinaria. A mí se me ocurre una posible explicación, que me parece bastante razonable. No puedo asegurar que sea así como ocurre, pero con todas las cautelas del mundo lo someto a vuestra consideración.

Los átomos de Hidrógeno ejercen una atracción gravitatoria mutua que hace que las nubes de gas se condensen para iniciar la formación de una estrella. Pero el campo electromagnético que rodea a cada átomo de Hidrógeno hace que se repelan entre sí, oponiéndose a la fuerza gravitatoria y haciendo que sea necesaria una nube de Hidrógeno MUY grande para que llegue a formarse una estrella, además de hacer que el proceso sea mucho más lento.

Las partículas de Materia Oscura no interaccionan electromagnéticamente, así que nada se opone a que la Gravedad asuma el dominio de una nube de partículas WIMP, por lo que se forman estructuras, estelares y galácticas, con mucha mayor rapidez, y estas estructuras son las que atraen a la materia ordinaria dándoles la fuerza gravitatoria suficiente para contrarrestar su propia repulsión electromagnética.

Repito, es una idea basada en que no he visto una explicación más clara, pero podría estar equivocado, así que coged esta posible explicación con palillos.

Estrella Oscura

Mirando a las galaxias más lejanas, y por tanto más antiguas, hemos descubierto que junto a las primeras estrellas del Universo, formadas apenas 200 Ma después del Big Bang, ya existían Agujeros Negros Supermasivos, algunos con una masa equivalente a 12 mil millones de soles.

Pero según todas las teorías de la formación de los Agujeros Negros, no es posible que uno de ellos haya tenido tiempo para tragarse tal cantidad de materia en una fase tan temprana del Universo.

Se ha postulado que su origen pudo deberse a la formación de Estrellas Oscuras, una estrella formada en principio por Materia Oscura en la que las partículas WIMP interaccionan entre sí, aniquilándose para generar Materia Ordinaria y gran cantidad de Energía. Todo ello formaría una estrella supergigante, diez veces más grande que la distancia de la Tierra al Sol, en la que la Materia Ordinaria no colapsa debido a la energía irradiada por la Materia Oscura que se está desintegrando en su centro. Pero cuando se agota, entonces la Materia Ordinaria colapsa para convertirse directamente en un Agujero Negro Supermasivo.

Existe otra posibilidad, y es que los Agujeros Negros Supermasivos no se formaran después que las primeras estrellas, sino que ya existieran desde el principio, desde el mismo momento del Big Bang. Es una teoría mía que explico en Agujeros Negros en la Gran Onda.

Además, tengo mis dudas respecto a la datación oficial de esas galaxias vistas supuestamente 200 Ma dBB. Al escribir el artículo El Corrimiento al Rojo de la Luz de las Galaxias comprobé que los métodos para calcular esas edades difieren bastante de los resultados que se consiguen con mis teorías. Por poner dos ejemplos, dos galaxias que la Ciencia Oficial han datado en 700 y 400 Ma dBB, yo las he datado en 1.620 y 1.140 Ma dBB. Si me dicen que por el mismo procedimiento han datado una galaxia en 200 Ma dBB yo apostaría que no sería más antigua de unos 800 Ma dBB.

Rápido, Demasiado Rápido

No podemos verla ni sentirla, pero sabemos que existe y está ahí, porque sin ella no se podrían explicar los movimientos de las galaxias.

En los años 1.930 el astrofísico Fritz Zwicky observó el movimiento de varias galaxias en un cúmulo y constató que las galaxias se movían demasiado rápido para mantenerse en sus órbitas dentro del cúmulo galáctico.

A esas velocidades las galaxias deberían alejarse y esparcirse por el Universo, pero no lo hacían, sino que permanecían unidas en el cúmulo.

Zwicky dedujo que la masa del cúmulo debía ser mucho mayor que la que se veía, y postuló que debía existir algún tipo de materia invisible pero mucho más pesada que la que componía las galaxias. Zwicky tenía un carácter irascible y antipático, y quizás fuera ese el motivo de que el resto de la comunidad científica no secundara sus ideas. O quizás se tratase de que en realidad Zwicky era un genio que estaba muy adelantado a su tiempo.

Treinta años más tarde, la astrónoma Vera Rubin estudió el movimiento orbital de las estrellas de la galaxia Andrómeda alrededor de su centro y constató que las estrellas más exteriores orbitaban a una velocidad muy similar a la de las estrellas más interiores de la galaxia, contradiciendo las leyes de Kepler y Newton.

Encontró el mismo patrón de movimientos en otras 60 galaxias y dedujo que en ellas debía existir una masa mucho más grande de la que se veía y que era la que provocaba ese efecto.

Ambos descubrimientos están explicados también en el documental Sin Miedo a la Oscuridad de la serie Cosmos.

Colisión de Cúmulos Galácticos

En el año 2.012, el telescopio Chandra de Rayos X localizó un gran cúmulo de galaxias. Al estudiar los movimientos de cada una de ellas se comprobó que se trataba de DOS cúmulos distintos, de unas cien galaxias cada uno, que llevaban direcciones opuestas y acababan de cruzarse, pasando las cien galaxias de cada uno entre las del otro.

Se comprobó que se estaban frenando más rápido de lo que les correspondía, como si en realidad estuvieran luchando contra una fuerza gravitatoria más intensa que la que provocaban las galaxias visibles. Y en el centro de la colisión se estaba creando materia.

Para explicarlo se postuló que dos cúmulos de Materia Oscura, arrastrando cada uno a sendos racimos de galaxias, se habían cruzado, y al hacerlo las partículas WIMP en colisión se desintegraron generando gran cantidad de energía y Materia Ordinaria con la que en el futuro se formarían nuevas estrellas y galaxias.

Ciclo de Destrucción

Parece ser que la Materia Oscura influye en la distribución y el movimiento de las galaxias, y también en el movimiento de las estrellas en la órbita galáctica.

Y tal vez nos influya de una forma hasta ahora insospechada.

Estudiando las grandes extinciones del pasado de la Tierra, algunos científicos han observado que muchas de ellas se producen en ciclos regulares aproximadamente cada 30 millones de años. Para explicar este ciclo se han buscado patrones cosmológicos que lo justifiquen y se ha desarrollado una teoría, la Hipótesis Shiva, por la diosa hindú de la destrucción y el renacimiento, que parece explicarlo.

La hipótesis es que en su órbita de 250 millones de años alrededor del centro de la Vía Láctea, el Sistema Solar atraviesa el plano galáctico aproximadamente cada 30 millones de años. Y cuando esto ocurre, en la Tierra se producen grandes catástrofes.

Según la teoría de la Materia Oscura, la Vía Láctea está construida sobre una estructura de Materia Oscura que, al no ser afectada por las fuerzas electromagnéticas ha evolucionado con más rapidez que la Materia Ordinaria y ha formado una Galaxia Oscura con brazos espirales mucho más fina que nuestra propia Vía Láctea.

Todas las estrellas de la Vía Láctea orbitan la galaxia atravesando ese plano donde la Materia Oscura es más densa, y al hacerlo la fuerza gravitatoria de la Materia Oscura puede alterar las órbitas de los cometas y asteroides de la Nube de Oort. Muchos de ellos se perderán en el espacio, pero algunos pueden dirigirse hacia el interior del Sistema Solar, aumentando el riesgo de que se produzcan impactos de grandes asteroides que podrían provocar catástrofes de extinción masiva.

Al mismo tiempo, las partículas WIMP pueden atravesar la Tierra y, atraídas por la masa terrestre quedar capturada en el centro del planeta. Y cuando las partículas WIMP colisionan entre sí dentro de la Tierra se producen desintegraciones de Materia Oscura generando partículas de Materia Ordinaria y grandes cantidades de energía que, en forma de calor, pueden activar las entrañas de la Tierra para provocar una mayor actividad volcánica y sísmica.

Hace 65 Ma coincidieron dos catástrofes simultáneas, la caída de un gigantesco asteroide en Yucatán y el intenso vulcanismo de las Fosas de Deccan, en la India. Entre ambas acabaron con el reinado de 150 Ma de los Dinosaurios.

Es posible que ambas catástrofes hayan sido provocadas por la Materia Oscura, en el momento en que el Sistema Solar atravesó el plano galáctico, donde es más abundante la cantidad de Materia Oscura de la Galaxia.

En mi opinión no existe tal coincidencia. La India era en aquella época una gran isla, casi un continente, que estaba en medio del océano Índico derivando hacia el Norte, hacia Asia, con la que colisionaría unos 20 Ma más tarde elevando las cordilleras del Himalaya y el Tibet

Cuando el asteroide impactó en Yucatán las ondas sísmicas viajaron por la corteza y el manto terrestre y se concentraron en las antípodas, agrietando una gran extensión de la corteza terrestre y creando una Pluma del Manto que manó por la corteza recién agrietada.

Y en ese momento la India estaba JUSTO en las antípodas de Yucatán, y allí es donde se formaron las fosas de Deccan.

La India siguió derivando hacia Asia, pero la Pluma del Manto siguió en el mismo sitio, dando origen a la cadena de islas que recorren de Norte a Sur el océano Índico, desde las islas Laquedivas, pasando por las Maldivas y acabando en Mauricio y Reunión.

Más información en el documental La Odisea de un Volcán y en el artículo Terremotos por Impacto de Asteroide

La última vez que la Tierra atravesó el plano galáctico fue hace 2 Ma, y fue desde ese momento en que se iniciaron los períodos glaciares que desde entonces asolan la Tierra, sometiéndola a glaciaciones de 100.000 años de duración con breves períodos templados de unos 15.000 años, en uno de los cuales vivimos actualmente.

El Andamiaje del Universo

Miremos a donde miremos, no la vemos, pero por todas partes encontramos evidencias de que la Materia Oscura existe.

Existió mucho antes que la Materia Ordinaria y al no tener el impedimento de las fuerzas electromagnéticas se vio dominada por la Fuerza Gravitatoria y evolucionó con más rapidez para formar galaxias, cúmulos de galaxias y filamentos galácticos que recorren como una red tridimensional todo el Universo.

Más tarde la Materia Ordinaria creó sus estrellas y galaxias que quedaron adheridas gravitatoriamente al andamiaje de Materia Oscura del Universo.

Si no existiera la Materia Oscura, el Universo Visible sería mucho más primitivo y pobre de lo que es y, seguramente, nosotros no existiríamos.

En mi opinión

En el documental muestran una recreación infográfica en la que se ve cómo el Sol orbita la Vía Láctea al mismo tiempo que zigzaguea atravesando el plano galáctico. Pero ese zigzagueo es demasiado corto en proporción a la órbita galáctica. Si prolongáramos el gráfico hasta completar una órbita galáctica la Tierra cruzaría el Plano Galáctico unas cuarenta veces, cada 6 Ma, cuando en realidad deberían ser muchas menos (250/30=8'3).

Trayecto del Sol en la Vía LácteaHe preferido ilustrar ese ejemplo con una imagen mucho más correcta en la que sólo se realizan 8 cruces del Plano Galáctico en cada órbita galáctica, aunque también tiene un defecto, y es que de una vuelta a la siguiente es muy improbable, casi imposible, que la órbita se cierre tan perfectamente. Más bien la segunda vuelta se cruzaría con la primera.

Lástima que no han explicado con claridad por qué las estructuras galácticas de Materia Oscura tendrían que evolucionar con más rapidez que las de Materia Ordinaria. Se me ha ocurrido una explicación, pero es mejor esperar a saber más antes de darla por cierta.

Ver Ficha de El Enigma de la Materia Oscura de la serie La Historia del Universo

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