materia oscura –

Materia invisible cuya existencia se postula en el Universo.

ASTRONOMÍA

Existencia de materia oscura

La presunción de la existencia de materia oscura se basa en varios hechos observacionales. El primero, destacado a principios de la década de 1930 por el suizo Fritz Zwicky (1898-1974), se refiere a la dinámica de los cúmulos de galaxias. Un cúmulo de este tipo solo es estable si la atracción gravitacional mutua de las masas que contiene equilibra los movimientos que tienden a dispersar las galaxias. Midiendo estos movimientos (es decir, en la práctica, las velocidades de las galaxias), podemos estimar la masa total del cúmulo. Esto también se puede evaluar sumando las masas individuales de las galaxias en el cúmulo, deducidas de la luminosidad de estas galaxias (a su vez vinculada al número de estrellas).

Sin embargo, el primer método siempre proporciona una masa aproximadamente diez veces mayor que el segundo. Por lo tanto, debemos admitir que nueve décimas partes de la masa de los cúmulos de galaxias están formadas por materia invisible. Parte de esta materia no es otra que un gas muy caliente distribuido entre galaxias y resaltado durante unos años por sus emisiones de rayos X. La masa de este gas caliente es de 2 a 3 veces mayor que la de las estrellas, pero sigue siendo insuficiente para mantener la cohesión de los cúmulos de galaxias.

Otra prueba indirecta de la presencia de materia oscura proviene del estudio dinámico de galaxias aisladas. Las galaxias espirales son sistemas aplanados de gas y estrellas que giran sobre sí mismos. Cada punto del disco de estas galaxias está en equilibrio entre la fuerza centrífuga debida a la rotación y la atracción gravitacional de las regiones ubicadas más cerca del centro de la galaxia. Sin embargo, se observa que la velocidad de rotación, cuando uno se aleja del centro, deja de disminuir a cierta distancia y se mantiene más o menos constante, incluso en regiones donde prácticamente ya no se pueden observar estrellas, pero solo gas. Esto implica la presencia de materia oscura más allá de los límites del disco observable de la galaxia. Esta materia se puede encontrar en un halo más o menos esférico que rodea la galaxia, o en un disco grueso concéntrico al que observamos. La presencia de materia oscura también se invoca en las teorías que intentan explicar cómo se formaron las galaxias como resultado del Big Bang.

Naturaleza de la materia oscura

Se han propuesto diferentes hipótesis sobre la naturaleza de la materia oscura. Algunos invocan materia ordinaria, llamada bariónico formado por partículas que tienen una masa en reposo, los bariones (protones, neutrones, electrones); los otros de materia hipotética, llamados no bariónico, cuya energía puede producir efectos gravitacionales similares a los de la masa según la teoría de la relatividad. La materia oscura bariónica podría estar formada por estrellas de poca masa (menos de unas pocas décimas de la masa del Sol), en particular las enanas marrones. Se dice que estos objetos están distribuidos en un halo alrededor de las galaxias y se los conoce comúnmente como MACHO (acrónimo de inglés Objetos de halo compactos astronómicos masivos). Algunos de estos objetos parecen haber sido detectados alrededor de nuestra galaxia por el efecto de microlentes gravitacionales que producen en la luz estelar de la Gran Nube de Magallanes, pero las observaciones del Telescopio Espacial Hubble demuestran que su número debe ser bastante limitado. No se excluye que la materia oscura bariónica también se presente en forma de grandes nubes de gas molecular frío.

En cuanto a la materia oscura no bariónica, estaría formada por partículas subatómicas masivas que interactúan solo débilmente con la materia ordinaria (por lo tanto, muy difícil de detectar), WIMPs (acrónimo de inglés). Partículas masivas que interactúan débilmente).