Reseñas de Documentales y Libros

Bienvenidos a MasLibertad

Torrejón de Ardoz

Areas de Ciencias

Documentales y Libros

Las Ciencias del Universo

Las Mejores Series

Física y Espacio

El Universo

La Ciencia del Universo

La Historia del Universo

Sobre el Big Bang

La Materia del Universo

Materia y Energía Oscuras

Materia Oscura y Energía Oscura

El Enigma de la Materia Oscura

El Misterio del Universo Oculto

El Misterio de La Materia Oscura

El Misterio de la Materia Oscura

¿Existe un Universo Oscuro?

Tras la Oscuridad

Galaxias

Estrellas

Agujeros Negros

El Sistema Solar

Vida Extraterrestre

La Tierra

Vida y Evolución

Salud y Medicina

Tecnología

Documentales de Historia

Documentales de Religión

Misterios Fantásticos

Áreas de Religión

Economía y Política

La Última Página

Datos de Usuario

AnónimoEntrar
IP54.90.204.233

Datos de Pagina

Varios científicos nos explican los misterios  de la Materia Oscura y la Energía Oscura

Creada14-01-2019
Modificada14-01-2019
Total Visitas3
Febrero1

Reseña del Documental Más Allá de la Oscuridad de la serie Secretos del Universo

Tras la Oscuridad

Documental de la serie Secretos del Universo (T1, E8, 2010), donde Morgan Freeman nos presenta varias investigaciones que hacen suponer que existen la Materia Oscura, que ha ayudado a formar las galaxias, y la Energía Oscura, que en el futuro las destruirá.

Todos nosotros y todo lo que nos rodea tenemos algo en común: Todos estamos compuestos por átomos.

Los átomos componen casi toda la materia conocida, pero en realidad es sólo una pequeña parte de todo cuanto existe.

Existe algo que no vemos y es mucho más abundante que la materia que conocemos y comprendemos.

Las Órbitas Estelares en las Galaxias

En la década de 1.960 la astrónoma Vera Rubin comenzó a estudiar el movimiento de las estrellas individuales dentro de la galaxia Andrómeda.

La órbita de los planetas en torno al Sol siguen unas leyes que fueron descubiertas por Kepler hace siglos. Los planetas más cercanos al Sol se mueven más rápido y completan su órbita en menos tiempo. Los más lejanos orbitan más despacio y tardan mucho más.

Vera Rubin esperaba encontrar algo similar, que las estrellas cercanas al centro de Andrómeda se moverían mucho más rápido que las que orbitaban por la periferia.

Tras dos años de observaciones pudo medir las velocidades de 90 estrellas a diversas distancias del centro de Andrómeda, y los resultados fueron sorprendentes.

Todas las estrellas de Andrómeda orbitaban a la misma velocidad de 250 Km/s, independientemente de la distancia al centro a la que se encontrasen.

Durante los siguientes años Rubin estudió otras galaxias, y en todas encontró la misma pauta. Independientemente de su distancia al centro galáctico, todas las estrellas orbitaban a la misma velocidad.

La única explicación lógica era que dentro de la galaxia la Gravedad no disminuía con la distancia, pero eso sólo podía ser así si la galaxia tenía más masa que la que los astrónomos percibían.

Y esa materia invisible debía representar entre el 90 y el 95% de la masa de la galaxia. Los científicos comenzaron a llamarla Materia Oscura.

Galaxias Virtuales

Carlos Frenk ha utilizado la potencia de cálculo de grandes superordenadores para emular el comportamiento de la materia en la formación de las galaxias.

Ha programado las leyes de la Gravedad de Newton y otras muchas sobre la formación de estrellas y su estallido en supernovas.

Después ha creado un escenario virtual en el que ha introducido hidrógeno suficiente para completar la masa galáctica y ha ejecutado la simulación.

El resultado ha sido negativo. Las galaxias virtuales no llegan a formarse de la forma en que lo hacen en la realidad.

Ha probado distintos parámetros, y entre ellos ha programado la Materia Oscura, una materia que no interactúa electromagnéticamente pero sí gravitatoriamente y al introducir una cantidad de Materia Oscura cinco veces mayor que la materia visible el simulador ha formado galaxias similares a la Vía Láctea.

Arcos en el Cielo

Richard Massey ha buscado la presencia de Materia Oscura en el Universo observando las imágenes de galaxias lejanas.

Arcos Galácticos por una Lente GravitacionalLa Materia Oscura no interactúa electromagnéticamente por lo que es transparente e invisible, pero sí gravitatoriamente por lo que puede desviar los rayos de luz, creando Lentes Gravitacionales a través de las cuales las galaxias más lejanas pueden verse deformadas en forma de arco al pasar junto a galaxias más cercanas.

Ha observado numerosos arcos galácticos y calculado la masa que ha formado esa deformación, encontrando que la masa total es al menos cinco veces superior a la materia visible.

Estudiando las distorsiones observadas por el Hubble ha podido hacer un mapa de la cantidad de Materia Oscura de una pequeña zona del Universo y al superponerla sobre la imagen visible ha comprobado que las galaxias son más abundantes en las zonas donde hay mayor densidad de Materia Oscura.

La Colisión del Cúmulo Bala

La Materia Oscura ha pasado de ser una teoría a ser un hecho gracias a la observación de un choque galáctico producido a 4 Gal de distancia.

Dos cúmulos de galaxias están colisionando a 4'5 Mm/s (1'5% de la velocidad de la Luz). Uno de ellos ha quedado deformado recibiendo el nombre de Cúmulo Bala.

Al colisionar ambos cúmulos la materia normal se ha visto frenada por las fuerzas gravitatorias y electromagnéticas hasta llegar casi a detenerse. La Materia Oscura sólo ha sido frenada por las fuerzas gravitatorias, por lo que ha frenado menos que la materia normal, y la ha adelantado.

Ahora, una vez que los dos cúmulos de galaxias han terminado de cruzarse, la materia normal, que ha quedado rezagada respecto a la Materia Oscura, está experimentando una aceleración para alcanzarla y volver a colocarse en la misma posición, solapada a la más masiva Materia Oscura.

Atrapando Partículas Fantasma

La Materia normal está compuesta por unos veinte tipos de partículas, los más importantes y abundantes de ellos los bosones, electrones, quarks, fotones y neutrinos.

No sabemos de qué está compuesta la Materia Oscura, pero por su casi nula capacidad de interactuar con la fuerza electromagnética los científicos han bautizado a esas hipotéticas partículas como WIMP, Weakly Interacting Massive Particles, Partículas Masivas de Interacción Débil.

Como no interactúan con la materia normal, no reflejan la luz ni la interceptan, ni siquiera chocan con los átomos a los que atraviesan, pasan a través de nuestros cuerpos, rocas, metales y campos de fuerza electromagnética.

Para intentar detectar las WIMP se ha construido un detector muy sensible en el fondo de una mina a 710 m de profundidad bajo las rocas. Incluso las rocas y nuestros propios cuerpos contienen algunos átomos radiactivos, por lo que el detector está rodeado de gruesos muros de metal.

Unas pastillas de Germanio están conectadas a sensores capaces de captar la más mínima vibración. Las pastillas se enfrían casi hasta cero grados Kelvin con el fin de que no vibren por el calor.

Cada segundo millones de partículas WIMP atraviesan los sensores sin afectarlos pero es posible que de vez en cuando alguna pase lo bastante cerca de un núcleo atómico de Germanio para que la interacción gravitatoria lo haga vibrar. Y si un átomo de Germanio vibra, también lo harán sus vecinos hasta ser detectados por el sensor.

La probabilidad es muy baja, tal vez sólo se produzcan un par de interacciones al año, pero los investigadores tienen la esperanza de encontrarlas.

La Expansión del Universo

En la década de 1.920, el astrónomo Edwin Hubble comenzó a estudiar numerosas galaxias de nuestro entorno comparando sus distancias con la velocidad a la que se desplazaban.

Comprobó que aunque entre las galaxias más cercanas algunas se acercaban hacia nosotros, la mayoría se estaban alejando. Pero en las galaxias más lejanas TODAS se alejaban. Y mientras más lejanas con más velocidad.

Dedujo que el Universo se estaba expandiendo y calculó que la expansión era proporcional a la distancia.

No pudo calcular cuál era la tasa de expansión porque al comparar dos galaxias con el mismo brillo no podía saber si una era débil y cercana o muy intensa pero lejana.

Esto es lo que dice el documental, pero no es totalmente cierto. Hubble calculó que la tasa de Expansión era constante e igual a unos 400 Km/s·MegaParsec. Las distancias a las galaxias estaban mal calculadas pero cuando las mediciones fueron corregidas la Constante de Hubble se redujo hasta un valor de unos 150 Km/s·MPc y nuevas correcciones redujeron esa cifra hasta unos 75 Km/s·MPc. Hoy en día se estima que su valor real es de 71 Km/s·MPc.

En los años 1.980 se descubrió que había un tipo de supernovas, las 1a, que al estallar lo hacían siempre con la misma intensidad. Son estrellas Enanas Blancas que orbitan alrededor de otra estrella a la que le van robando material y haciéndose cada vez más grandes. Al alcanzar 1'38 veces la masa de nuestro Sol, la Enana Blanca estalla en forma de Supernova 1a.

Siempre con el mismo tamaño y con la misma intensidad.

Cuando vemos dos supernovas 1a, una más brillante y otra menos, podemos saber con exactitud cuán lejos o cerca están ambas, siguiendo la ley de la Inversa del Cuadrado.

Las supernovas 1a son poco frecuentes, sólo estallan un par cada mil años en una galaxia, pero si vigilamos miles de galaxias al mismo tiempo podemos encontrar muchas. Saul Perlmutter programó un ordenador para que analizara todas las fotografías tomadas por varios telescopios en sus observaciones estelares.

En poco más de 5 años, Saul Perlmutter consiguió localizar 38 supernovas 1a lo que le permitió determinar con exactitud la distancia a 38 galaxias.

Entonces comparó esas distancias con su corrimiento al Rojo.

La Expansión Acelerada del Universo

Desde que Hubble descubrió que el Universo se estaba expandiendo se supuso que esta expansión era la consecuencia de un Big Bang, una gran explosión.

Aunque con muchos detractores al principio, esta teoría fue poco a poco asumida por toda la comunidad científica y la Teoría del Big Bang quedó acreditada como un hecho cierto y verificable.

Pero también, toda la comunidad científica, asumió que la fuerza gravitatoria ejercida entre todas las galaxias debería estar frenando esa expansión.

Perlmutter quiso determinar a qué ritmo se estaba frenando la expansión del Universo y disponiendo de la información precisa de 38 galaxias esperaba encontrar una ligera desviación entre las magnitudes de sus supernovas 1a y sus respectivos corrimientos al rojo.

Distribución esperada de Galaxias según Magnitud y Corrimiento al RojoEsperaba encontrar un gráfico en el que las magnitudes estelares se desviaran ligeramente por debajo de la línea de su corrimiento al rojo.

Distribución de Galaxias según Magnitud y Corrimiento al RojoPero lo que encontró fue justo lo contrario. Las magnitudes estelares se desviaban ligeramente por encima de la línea de su corrimiento al rojo.

Y si el primer gráfico hubiera demostrado que la expansión del Universo se estaba frenando, el segundo no podía significar otra cosa más que la expansión se estaba acelerando.

Las galaxias no se estaban frenando por la gravedad, sino acelerando, por tanto debía haber una fuerza que hiciera que las galaxias se repelieran entre sí acelerándolas.

Como ninguna de las cuatro fuerzas conocidas podía provocar ese efecto, asumieron que esa fuerza de repulsión debía provenir de algo desconocido hasta entonces.

A ese algo desconocido lo llamaron Energía Oscura.

La Fotografía del Universo Temprano

En Verano de 2.001 se lanzó al espacio la sonda WMAP, con la misión de fotografiar la Radiación de Fondo de Microondas del Universo temprano.

Tras 6 meses de mediciones comenzó el trabajo de análisis de los datos obtenidos y se pudo determinar la composición del Universo.

Toda la materia que podemos ver, nuestros cuerpos, los planetas, las estrellas y galaxias componen el 4'6% de todo lo que existe. La Materia Oscura supone un 23%. Y el 72% es Energía Oscura.

Y según las teorías más acreditadas parece que la Energía Oscura se está haciendo cada vez más fuerte.

Hoy está haciendo que las galaxias se alejen cada vez más rápido entre sí.

Más adelante hará lo mismo con las estrellas que componen las galaxias y con los planetas que orbitan las estrellas. A la larga hará que los mismos planetas se disuelvan en polvo espacial e incluso los átomos acabarán disueltos en partículas y éstas en energía.

El Gran Desgarro del Universo

Brenna Flaugher intenta calcular la fuerza que tiene la Energía Oscura.

Ha participado en la fabricación de una cámara fotográfica de 520 Mega·píxeles que va a ser lanzada al espacio para captar la imagen de galaxias muy lejanas y, por tanto, muy antiguas.

Con ella se espera conocer con precisión la evolución del pasado del Universo y prever cómo evolucionará en el futuro.

Durante los primeros 7 Ga del Universo la Materia Oscura ha determinado la evolución del Universo haciendo que la materia se concentre en galaxias, estrellas y planetas. Desde entonces parece que la Energía Oscura está dominando la situación.

Si sus apreciaciones son correctas, dentro de varios miles de millones de años la Energía Oscura será tan intensa que alejará tanto las galaxias entre sí que dejarán de ser visibles. Después las mismas galaxias se disolverán, las estrellas que las conforman se irán alejando de ellas perdiéndose en el vacío cósmico. Incluso los planetas se alejarán de las estrellas en torno a las que orbitan. Y más tarde la atmósfera, los mares y las rocas de los planetas se separarán en el espacio.

A la larga, los electrones se separarán de los núcleos atómicos e incluso estos se disolverán en partículas que, eventualmente, también se disolverán convirtiéndose en energía y radiación.

Será el Big Rip, el Gran Desgarro del Universo.

En mi opinión

Un apocalíptico final, pero vayamos por partes.

La Órbita de las Estrellas en las Galaxias

Las observaciones de Vera Rubin de que las estrellas orbitan las galaxias a velocidades muy similares, tienen dos causas.

Primera, las leyes de Kepler sólo son exactas cuando trabajamos con objetos puntuales, o esféricos desde fuera de esas esferas. Si nos encontramos con una distribución de masas no esférica, como una galaxia lenticular, y además orbitamos por dentro de esa masa, debemos descartar la masa galáctica que queda por fuera de la órbita estelar. Tal como expliqué en 2.003, en el artículo Los Brazos Espirales de las Galaxias. El resultado es que conforme nos acercamos al centro galáctico la masa que nos atrae es menor y por tanto la órbita es más lenta de lo que sería aplicando las leyes de Kepler.

Segundo, nunca he visto que se haya aplicado la Expansión de Hubble al cálculo de las órbitas estelares en las galaxias. El Sol orbita la Vía Láctea a 26 Kal de su centro. Según la ley de Hubble, esa distancia se expande a 546 m/s, lo que hará que la velocidad de equilibrio orbital del Sol en la Galaxia sea menor que si aplicamos la gravedad de Newton. Otra estrella situada a doble distancia tendrá una velocidad de alejamiento de 1.092 Km/s y su velocidad orbital, para que sea una órbita estable, tiene que ser mayor de lo que le correspondería por las leyes de Kepler.

La combinación de ambos efectos (a falta de unos cálculos más exactos) pueden muy bien ser la causa de que las estrellas orbiten por dentro de las galaxias a velocidades similares, independientemente de su distancia al centro galáctico.

La Expansión Acelerada del Universo

Se explica muy bien cómo Joel Perlmutter, al estudiar el brillo de las supernovas de tipo 1a, dedujo que la expansión del Universo se está acelerando, pero hay una explicación alternativa que podéis ver en El Brillo de las Supernovas 1a.

La Expansión del Universo es Constante. Ni se frena ni se acelera. Y eso hace innecesario postular sobre la existencia de una hipotética Energía Oscura que, misteriosamente, es más fuerte de lejos que de cerca.

Eso no quita que para dentro de varios cientos de miles de millones de años el futuro del Universo sea cada vez más negro, pero éste es sólo un pequeño, pequeñísimo universo, y existen muchos más, infinitos, en los que seguirá brillando la luz de las estrellas.

Ver Ficha de Más Allá de la Oscuridad de la serie Secretos del Universo

Perdón por la interrupción

La Ley me obliga a darte el siguiente

Aviso Legal

Utilizamos cookies propias y de terceros para mejorar nuestros servicios y mostrarle publicidad relacionada con sus preferencias mediante el análisis de sus hábitos de navegación.

Si continua navegando, consideramos que acepta su uso.

Si lo desea, puede Ampliar Información

Aceptar Cookies

Bienvenidos a MasLibertad | ¿Quién soy yo? | Cartas al Autor | Aviso Legal sobre Cookies