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LA MATERIA OSCURA
Es una masa invisible que no emite ni refleja ninguna radiación. Su presencia sólo se conoce por el efecto gravitatorio que ejerce. Uno de los problemas actuales que plantea el estudio del Universo es la posible existencia de la llamada masa oscura o escondida: su localización, cantidad y composición. No hay razón para pensar que toda la materia que llena el Universo se manifiesta emitiendo fotones (espectro visible, infrarrojo, radio, ultravioleta, radiaciones X y gamma) que podemos detectar. Esto sucede en el caso de la materia condensada en estrellas luminosas y con el gas interestelar e intergaláctico, compuesto básicamentte por H (detectable por emisiones de radio o absorción y enrojecimiento de la luz que lo atraviesa) y He (detectable por la emsión X). Pero parte de la materia presente en el Universo debe permanecer oculta a nuestra mirada. La existencia de esta masa oscura se deduce de que el universo visible, es decir, el directamente observable por la luz que emite, no basta para dar cuenta de los efectos dinámicos que se observan. Según la teoría de la estructura y evolución estelar, todos los astros de masa menor a unas 0,08 masas solares (estrellas marrones, planetas,...), no llegan nunca a brillar. Incluso los astros que en algún momento fueron rutilantes, terminan sus días en forma de ceniza o en forma de objetos extremadamente compactos y oscuros (estellas de neutrones inertes, agujeros negros,...). Por otro lado, siempre cabe la posibilidad de que parte de la materia tenga una naturaleza distinta de la habitual. El universo directamente perceptible puede apartarse sustancialmente del universo real, entendiendo por "universo real" aquel que abarca todo cuanto, de una forma un otra, interacciona con el resto. Desde el punto de vista de la Física, sólo existe aquello que es capaz de sufrir interacciones gravitatorias. Así pues, como toda materia interacciona gravitatoriamente, la influencia dinámica que ésta ejerce sobres su entorno, es decir, el efecto que produce sobre el movimiento de los objetos brillantes que le rodean, es un indicio de su presencia. Es a raíz de aplicar este método de detección de la masa real o dinámica presente en las distintas estructuras cósmicas, y de compararla con la que se deduce de sus componentes luminosas, como surge el problema de la masa oscura. Por ej., en lo que concierne a los diferentes tipos de galaxias espirales, la medida de sus curvas de rotación muestra que a gran distancia del centro galáctico, las velocidades de rotación siguen siendo elevadas y casi constantes, lo que está en completa contradicción con la distribución de la masa luminosa que se observa. Con objeto de conciliar la teoría y las observaciones, se supone que existe un halo esférico de gran tamaño en el que está sumergida la galaxia luminosa. La primera evidencia observacional de su existencia se remonta a 1933, cuando el astrónomo suizo Fritz Zwicky realizó por 1ª vez el estudio dinámico del Cúmulo de galaxias Coma Berenices, la mayor estructura gravitatoria estable conocida, y halló que el movimiento de agitación de sus partículas, las galaxias, revelaba la presencia de una masa mucho mayor, en dos órdenes de magnitud, que la previsible a partir de la composición galáctica observada. Las galaxias contienen mucha más masa que la que aparentan a simple vista. Este déficit de masa luminosa o exceso de masa oscura ocurre en todas las galaxias. De hecho, el análisis dinámico de nuestra propia galaxia conduce a una masa mucho mayor de la que se deduce del entorno solar, y el valor obtenido es comparable con el que se obtiene para otras galaxias mediante análisis dinámicos parecidos. Pero tampoco podemos asegurar que toda la masa oscura se encuentre únicamente en el interior de las galaxias. Más bien parece que, cuanto mayor es el sistema considerado (cúmulo galáctico, por ej.), mayor es la fracción de masa oscura que contiene. La materia oscura puede clasificarse en dos categorías: (i) Materia ordinaria bariónica, compuesta fundamentalmente por neutrones y protones. Los modelos cosmológicos prevén una densidad de materia bariónica más elevada que la observada en forma de estrellas y gas; por tanto, una parte importante de los bariones podría ser no luminosa. (ii) Materia no bariónica compuesta por partículas a identificar agrupadas bajo el término genérico de WIMPS (Weakly Interacting Massive Particles). Supongamos que el halo de nuestra galaxia existe y que está constituido por materia ordinaria. Parece ser que los astros oscuros de una masa unas diez veces menor que la del Sol (enanas marrones) son candidatos a ser una parte de la masa oculta. Son objetos compactos, masivos y no luminosos. Su masa ha de ser superior a unas 10-7 masas solares (sino se evaporarían) e inferior a 0,1 masas solares (sino se habrían iniciado las reacciones termonucleares). Para detectar las enanas marrones, se usa la idea de que actúan como microlentes: al ser objetos compactos y masivos, tienen que "curvar" la trayectoria de la luz procedente de una estrella más alejada, cuando los dos astros están alineados respecto al observador. En el caso de un alineamiento perfecto, el deflector (enana marrón) crea un anillo de Einstein. En todo caso, se debe detectar una amplificación de la luz de la estrella a la que se apunta. Fotografiando millones de estrellas de las las Nubes de Magallanes (a 170.000 a.l.), se han detectado varios posibles deflectores que produjeron el efecto de microlente durante periodos aproximados de un mes. Finalmente, queda por determinar la abundancia exacta de la masa oscura a muy gran escala y su composición, pues ello tiene implicaciones fundamentales en la evolución del Universo, según la Teoría del Big-Bang. |
