DOSSIER:
1. La energía oscura no existiría
Pablo Javier Piacente
El 70% del Universo en expansión supuestamente dominado por la energía oscura sería en realidad materia oscura en forma de fuerzas magnéticas, de acuerdo a un nuevo estudio. El efecto sobre la expansión del cosmos sería idéntico.
Hasta el momento, los científicos pensaban que un 70% del Universo en constante expansión y aceleración estaba compuesto por la denominada energía oscura. Ahora, un nuevo estudio desarrollado por investigadores de la Universidad de Copenhague elimina a la energía oscura de la ecuación y sostiene que ese porcentaje del cosmos se encuentra en realidad compuesto por materia oscura en forma de fuerzas magnéticas, que tendría el mismo efecto sobre la expansión del Universo que la energía oscura.
Aunque nunca ha podido probarse, la existencia de la energía oscura se justificaba en base a la llamada constante cosmológica, desarrollada por Albert Einstein en 1917. A esta misteriosa sustancia se le atribuye generalmente la expansión constante y acelerada del universo. Sin embargo, siempre han existido dudas sobre su existencia, incluso por parte del propio Einstein.
En la nueva investigación, los científicos daneses probaron un modelo que sugiere que la expansión del universo se debe en realidad a una forma de materia oscura dominada por un tipo especial de fuerza magnética. Si el modelo se mantiene y verifica, significaría que la energía oscura simplemente no existe. ¿Cómo se produce, entonces, la expansión constante del Universo?
Según un comunicado, los científicos han agregado algunas propiedades más para la materia oscura, que le confieren el mismo efecto sobre la expansión del cosmos que se le atribuye actualmente a la energía oscura. Como ésta última no puede medirse directamente e incluso la mayoría de sus condiciones y características son una gran incógnita, la nueva teoría no parece descabellada e incluso presenta fundamentos a tener en cuenta.
Materia por energía
Por ejemplo, mientras la distribución actualmente aceptada de la energía en el Universo indica que existe solamente un 5% de materia convencional, un 25% de materia oscura y un 70% de energía oscura, en el nuevo modelo se otorgan cualidades excepcionales para el 25% que le corresponde a la materia oscura: ese cuarto de la esencia universal, bajo las nuevas condiciones, haría que el 70% de la energía oscura sea redundante.
Para Steen Hansen, uno de los autores del estudio publicado en arXiv, «la realidad es que tampoco sabemos demasiado sobre la materia oscura, solamente que está compuesta por partículas lentas y pesadas. Quizás, la materia oscura posee alguna cualidad análoga al magnetismo. De esta manera, en el Universo podría estar sucediendo algo similar a lo que acontece con las partículas normales cuando se mueven y crean magnetismo, o cuando los imanes atraen o repelen a otros imanes. Es probable que esta expansión constante de materia oscura se produzca gracias a algún tipo de fuerza magnética», indicó.
La clave es la fuerza magnética
A partir de estos cuestionamientos, los investigadores desarrollaron un modelo de simulación por ordenador que incluyó variables como la gravedad, la velocidad de expansión del Universo y X, la fuerza desconocida que expande al cosmos y que es el fundamento de la energía oscura.
Suponiendo que las partículas de materia oscura tienen un tipo de fuerza magnética especial, el modelo desarrollado por los científicos determinó que esta fuerza tendría exactamente el mismo efecto en la velocidad de expansión del Universo que actualmente se le confiere a la energía oscura. Si este modelo fuera preciso, la energía oscura no tendría razón de ser.
Teniendo en cuenta que el estudio modificaría la comprensión actual del Universo, los investigadores fueron cautos en sus conclusiones e indicaron que se requieren nuevas pruebas en base a investigaciones más profundas para poder confirmar finalmente esta explicación. ¿Será próximamente la energía oscura solo un recuerdo de viejas teorías en desuso?
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Referencia
Consistency analysis of a Dark Matter velocity dependent force as an alternative to the Cosmological Constant. Loeve, Karoline; Nielsen, Kristine Simone; Hansen, Steen H. arXiv (2021).
Foto:
Aunque la materia oscura es invisible, esta ilustración grafica su posible ubicación o distribución en color azul. Crédito: NASA / ESA.
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Fuente:
2. La materia oscura sirve para casi cualquier cosa
Eduardo Martínez de la Fe
Mientras nos aclaramos sobre su realidad, la materia oscura sirve para casi todo: explicar el exceso de radiación gamma del centro de la Vía Láctea o señalar el calentamiento de los exoplanetas como la «prueba irrefutable» de su existencia.
En el universo existe una especie de masa no visible que no es energía oscura, materia ordinaria (bariónica) ni neutrinos. La llamamos sencillamente materia oscura.
Es una masa completamente transparente en el espectro electromagnético debido a que no interactúa con ninguna forma de radiación electromagnética.
Sabemos de su existencia porque provoca efectos gravitacionales sobre el movimiento de las estrellas o de las galaxias, así como en las anisotropías del fondo cósmico de microondas, o en la distribución de la temperatura del gas caliente en galaxias, cúmulos y nebulosas.
También hemos deducido que representa el 85 por ciento de la materia del universo y, desde que en 1933 el físico suizo Fritz Zwicky nos hablara de ella por primera vez, recurrimos a esa masa invisible para explicar fenómenos cósmicos misteriosos.
Última especulación
La última manifestación de este ejercicio de atribuir más efectos a la materia oscura procede del Mattia di Mauro, un investigador del Instituto Nacional de Física Nuclear (INFN) de Turín, que publica su propuesta en Physical Review D.
Di Mauro cree que la materia oscura está detrás de un misterio cósmico conocido como Exceso de GeV del Centro Galáctico o GCE. Se trata de un excedente inesperado de radiación de rayos gamma registrado en 2009 en el centro de la Vía Láctea por los físicos Lisa Goodenough y Dan Hooper.
La radiación gamma es una forma de radiación electromagnética que surge de la desintegración radiactiva de los núcleos atómicos. En el universo, los rayos gamma se originan por fenómenos astrofísicos de alta energía, como explosiones de supernovas o núcleos de galaxias activas. Generalmente, esos rayos no llegan a la superficie terrestre porque los absorbe la alta atmósfera.
El GCE revela una excesiva y difusa radiación de rayos gamma en el centro de la Vía Láctea, y algunos astrónomos han supuesto hasta ahora, en base a diversos enfoques, que la materia oscura puede estar originando esa anomalía. Otros astrónomos la atribuyen a los púlsares o estrellas de neutrones que emiten radiación periódica.
Di Mauro, por tanto, no es el primero en proponer que la materia oscura origina los excesos de rayos gamma (GCE), pero su razonamiento se basa en el análisis de 11 años de datos y por ello refuerza esa teoría, tal como se señala en un comunicado.
Esos datos le permitieron descubrir que los niveles de energía de la radiación gamma excesiva que emana del centro galáctico son bastante parecidos. Por eso piensa que tienen un mismo origen que no sería otro que la materia oscura.
No se trata de una conclusión definitiva, sino de una aproximación más a desentrañar un misterio cósmico gracias a la materia oscura.
Calentando planetas
Otra especulación con la materia oscura ha sido desarrollada por Rebecca Leane, física teórica de partículas del MIT, y Juri Smirnov, físico de astropartículas de la Universidad Estatal de Ohio (OSU).
En un artículo publicado en arXiv, ambos sugieren que la materia oscura podría esconderse y eventualmente detectarse en los planetas que están más allá del sistema solar.
Consideran que, atraídas por la gravedad, las partículas invisibles de la materia oscura podrían haber anidado en los núcleos de esos planetas, aniquilarse entre sí y producir suficiente calor para elevar la temperatura de esos exoplanetas.
Tal como explica al respecto la revista Science, las aniquilaciones de materia oscura podrían elevar la temperatura de un planeta 14 veces más masivo que Júpiter de 250 Kelvin a 500 K o más.
Los autores consideran que la mayor concentración de materia oscura está ocurriendo en los planetas que están más cerca del centro de la Vía Láctea.
En consecuencia, creen que los astrónomos podrían detectar una escalada de temperatura en esos exoplanetas y obtener lo que consideran «una prueba irrefutable» de la invisible materia oscura.
Sirve para casi cualquier cosa
Pero sigue sin quedar claro que realmente podamos detectarla por ese sistema, o que esté ocasionando el intrigante exceso de radiación gamma del centro de nuestra galaxia.
Lo que queda meridianamente claro es que la materia oscura sigue representando la mayor evidencia de nuestro desconocimiento del universo y que, al mismo tiempo, es el mejor recurso del que disponemos para explicar algunos de los misterios del cosmos. Mientras nos aclaramos, sirve casi para cualquier cosa.
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Referencias
Characteristics of the Galactic Center excess measured with 11 years of Fermi-LAT data. Mattia Di Mauro. Phys. Rev. D 103, 063029, 22 March 2021. DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevD.103.063029
Multimessenger constraints on the dark matter interpretation of the Fermi-LAT Galactic center excess. Mattia Di Mauro, Martin Wolfgang Winkler. arXiv:2101.11027 [astro-ph.HE]
Exoplanets as New Sub-GeV Dark Matter Detectors. Rebecca K. Leane, Juri Smirnov. arXiv:2010.00015 [hep-ph]
Foto superior: Radiación de rayos gamma detectada en todo el cielo; las áreas más brillantes tienen más radiación. Crédito: Fermi: 2009-2013.
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Fuente:
