Universidad de Puerto Rico
Recinto de Mayagüez
Quarknet Associate Teacher Institute
La Materia y la Energía Oscura
Sra. Vivian Maldonado Collazo
Esc. Juan Quiridongo Morell
Srta. Jackeline Ortiz Ramírez
Esc. S.U. Ana Dalila Burgos Ortiz
El cosmos parece estar lleno de dos constituyentes
invisibles: la materia oscura y la energía oscura, cuya
existencia ha sido propuesta solamente sobre la base
de sus efectos gravitatorios sobre la materia y energía
ordinarias.

materia oscura: materia que existe en el
espacio, pero que no es visible para nosotros
porque no emite radiación como para observarla.

energía oscura: es una especie de antigravedad
(repulsión) que impulsa al cosmos, y está
caracterizada por tener una presión negativa.
El origen de la materia y la energía oscura.
Esta sustancia ha sido medida indirectamente en todas las
galaxias en el Cosmos.
Los investigadores se dieron cuenta de su existencia porque
algo, que no es la fuerza de la gravedad, se encarga de
mantener a las galaxias en una rotación regular por el Cosmos.
Sin esta materia, todas las galaxias, incluyendo la nuestra,
estuvieran volando sin rumbo por el espacio.
También existe el misterio de una energía oscura, cuya
función parece ser incrementar la velocidad entre las galaxias,
expandiendo al Universo y separando a las galaxias unas de las
otras.
La
energía oscura
contribuye
con aproximadamente el
75% de toda la energía del
universo,
seguida por la materia
oscura y la materia normal.
Solamente la
materia normal puede ser
detectada directamente con
los telescopios, y
aproximadamente el 85%
de ella es gas caliente
intergaláctico.
El Modelo Estándar del Universo
Hace predicciones precisas, a la cantidad de material
normal presente en el universo.
Por la sensibilidad de estas predicciones esta materia
invisible tiene que estar estructurada de elementos
exóticos y distintos a los ya conocidos.
Necesitamos detectar la materia oscura, si es posible,
tocarla, olerla e incluso degustarla si es factible, si no
es así, todo el modelo estándar no tendrá sentido.
¿Cómo evolucionó el Universo bajo la
influencia de la "materia o energía
oscura”?
Según los investigadores, poco después del "Big
Bang", una masa de materia o energía oscura
permitió la formación de enormes estructuras
que conformaron el Universo, y que luego
colapsaron bajo su propio peso, formando
vastísimos halos o aureolas cósmicas. La fuerza
gravitacional de estos halos succionó la materia
normal existente, generando la formación de
galaxias.
HALOS DE
MATERIA OSCURA
Los científicos diferencian entre materia oscura y
energía oscura porque parecen comportarse de
manera diferente:

La materia oscura parece tener masa y formar
acumulaciones gigantescas. La atracción
gravitatoria de estas acumulaciones permite que la
materia ordinaria forme las galaxias.

La energía oscura parece no tener masa y
distribuirse uniformemente por todo el espacio,
donde actúa como una especie de anti-gravedad,
una fuerza repulsora que está desgarrando el
universo.
SIGNOS DE ENERGIA
OSCURA: Esta
composición de imágenes
ópticas (en azul) y de
observaciones de rayos-X
de Chandra (en rojo)
muestra el gas caliente
cerca de un cúmulo de
galaxias.
¿Cómo se pudo acumular esa materia oscura y desconocida en la
estructura de las galaxias?
Recordemos que la acción de los fotones neutraliza
cualquier tentativa de condensación de la materia ordinaria
(electrones, protones). Pero la materia oscura interacciona
muy poco con la luz (si no, ya se le habría detectado).
Sometida a su propia gravedad, no debería tener
impedimentos para comenzar su propia acumulación antes
de la formación de los átomos de hidrógeno.
¿Cómo la materia oscura pudo afectar el
comportamiento gravitacional de las galaxias?
La
precoz condensación de esa materia, hasta ahora desconocida,
habría tenido como efecto sembrar el espacio de una colección de
«bolsones» oscuros, exóticos y sobredensos. Esos bolsones discretos
servirían de núcleos de condensación para las futuras estructuras.
Esta
hipótesis no sólo entrega herramientas explicativas para la
velocidad de las estrellas en las galaxias, así como de las galaxias en
sus cúmulos, sino que también de que la materia oscura jugaría otros
roles cosmológicos.
La materia oscura, que según los científicos forma parte de
casi todo el universo, pero que nunca se ha logrado ver, podría
tener diversas formas y tamaños.
Los físicos señalan que la única forma en que las galaxias
pueden alejarse entre sí tan rápidamente sin disolverse surge del
hecho de que contienen mucha más materia de la que se puede
percibir con instrumentos convencionales.
La gravedad que mantiene la cohesión de todos los objetos,
desde un planeta a una galaxia, está directamente relacionada
con la masa de esos objetos. De allí surgió la idea de la "materia
oscura", que sería diferente a la materia normal.
Debido a que la materia oscura es invisible, los
astrónomos tienen que hacer enormes esfuerzos por
encontrarla.
 De los muchos tipos de partículas elementales que
podrían explicar la constitución de la materia oscura, se
encuentran los neutrinos, que vienen a ser los únicos
cuya existencia se encuentra comprobada.
Teorías sobre la composición de la materia oscura
a) Teoría de los supercúmulos- afirma que el neutrino es el
constituyente de la materia oscura.
b) Teoría denominada Machos- trata de atribuir la existencia de
materia oscura a estructuras como agujeros negros, estrellas
enanas blancas, etc.
c) Teoría de las Wimps- propone como componentes de la
materia oscura a hipotéticas partículas exóticas aun no
descubiertas.
Nuestra Vía Láctea aparece
rodeada por una aureola de
rayos gamma. Una de las
posibles causas para que se
generen estos resplandores de
altísima energía se le atribuye a
la interacción entre sí de las
hipotéticas partículas masivas
WIMPs que serían las
comitentes primarias de la
materia oscura, la materia
invisible que estructuraría
mayoritariamente el universo.
Foto: cortesía de la NASA.
¿Qué sucederá con nuestro universo en un futuro
distante?
 Si la cantidad de energía oscura es constante, dicen los astrónomos,
el universo continuará expandiéndose a una velocidad acelerada. En
unos 20 mil millones de años, solamente serán visibles desde la Tierra
unas 100 galaxias. Piensen en ello como “la gran soledad”.
Si la energía oscura cambiara con el tiempo, podría disminuir y
permitir que la gravedad dominara otra vez, impulsando al universo
a colapsar en un “gran mordisco” (”big crunch”). O podría aumentar
sus efectos y acelerar cada vez más la expansión, lo que llevaría al
“gran desgarro” (”big rip”), en el cual la misma esencia del espaciotiempo se estira tan rápidamente que aún los átomos resultan
destrozados.
Steve Allen, un astrónomo de la Universidad de Cambridge en
Inglaterra, dice que la energía oscura se mantiene constante y “se
comporta de forma muy parecida a la constante cosmológica de las
teorías de Einstein” sobre la evolución del universo. Si esta
observación se sigue manteniendo bajo programas más rigurosos,
podría estrechar sustancialmente el espectro de las explicaciones
sobre lo que realmente es la energía oscura. Lo que no sería malo
para una “constante” a la que Albert Einstein llamó su mayor
equivocación.
Gracias por su
atención.
Referencias:
http://www.astrocosmo.cl/h-foton/h-foton-11_03-01.htm
http://www.edu.aytolacoruna.es/aula/fisica/teoria/particle/spanish/glossarys.htm
l
www.casanchi.com
www.astrocosmos.com
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