La cosmología observacional permitió hallar evidencias de la materia oscura.
La materia oscura es aquella que no realiza la emisión de ninguna clase de radiación electromagnética ni puede interactuar con ella. Por lo tanto, se infiere que existe a partir de sus consecuencias gravitacionales sobre la materia que sí puede observarse.
Puede afirmarse la materia oscura ocupa espacio y establece una interacción con la gravedad, pero no se puede ver. Sin ella, los cálculos que se realizan sobre el universo no son posibles: dicho de otro modo, si la materia visible fuera la única presente en el universo, los números no concordarían con las teorías científicas vigentes en la actualidad.
Se estima que, mientras que la materia visible representa cerca del 5% del universo, la materia oscura llega al 27%. El 68% restante corresponde a la llamada energía oscura.
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ResumenDescubrimiento de la materia oscura
El descubrimiento de la materia oscura se le atribuye al físico y astrónomo Fritz Zwicky. En 1933, este científico búlgaro-suizo postuló la existencia de materia invisible a partir de una serie de observaciones que desarrolló en el Observatorio Espacial del Monte Wilson, ubicado en California (Estados Unidos).
Estudiando el cúmulo de Coma, Zwicky advirtió que había una materia no visible. Recurriendo al teorema del virial, dedujo la presencia de este tipo de materia y años más tarde indicó que, por su existencia, los cúmulos de galaxias pueden funcionar como una lente gravitatoria, alterando el camino que recorre la luz.
Durante varias décadas, los hallazgos de Zwicky no fueron considerados por la comunidad astronómica. Sin embargo, con el paso del tiempo, comenzaron a sucederse las observaciones sobre la probable existencia de la materia oscura, estudiando cómo se distribuye la temperatura del gas en nebulosas, cúmulos de galaxias y galaxias y examinando la velocidad de rotación de estas últimas.
En la actualidad, se acepta la existencia de la materia oscura por diversos motivos. Para comprender la estructura del universo, por mencionar un caso, se requiere que exista una cantidad de materia mayor que la normal. La materia oscura también se necesita para explicar por qué la rotación de los cuerpos celestes es más rápida en la zona central de las galaxias.
Descubrir la naturaleza de la materia oscura es un objetivo de la física de partículas.
Sus características
Es importante indicar que todo lo que se sabe de la materia oscura son, en realidad, suposiciones o conjeturas que se hacen con contribuciones de la astronomía, la cosmología y la astrofísica. Al tratarse de una materia que no se puede ver, que no se refleja ni es absorbida por ningún tipo de material conocido, se infiere su existencia a partir de fenómenos como los ya mencionados líneas arriba.
Si bien hay indicios que llevan a los científicos a sostener su existencia, se desconoce qué partículas forman la materia oscura. Desde hace más de medio siglo se desarrollan experimentos en laboratorios aunque sin poder conseguir certezas al respecto.
En este marco, en laboratorios subterráneos se intenta eliminar la radiación natural mediante blindajes y otras estrategias con el objetivo de captar una señal que no pueda explicarse partiendo de la materia normal. Asimismo se pretende generar, en un acelerador de partículas como el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), el componente que se supone que integra la materia oscura. Se puede diferenciar entre los métodos de detección directa de materia oscura y aquellos de detección indirecta de materia oscura.
A partir de lo encontrado, se le atribuyen ciertas características a la materia oscura. Se cree que es fría y lenta y que se acumula, a modo de halo, alrededor de la materia convencional.
Al carecer de interacción electromagnética, la materia oscura no está en condiciones de formar objetos ya que no dispone de estructura: no hay cohesión electromagnética en sus constituyentes.
Si bien su composición es desconocida, se estima que la materia oscura podría estar formada por WIMPs (partículas masivas de interacción débil), MACHOs (objetos astrofísicos masivos compactos halo), fotinos, gravitinos, axiones o neutrinos.
Con la técnica de la espectroscopía astronómica y el efecto doppler se llegó a la conclusión de la existencia de la materia oscura.
La materia oscura, la energía oscura y la antimateria
No hay que confundir la materia oscura con otros conceptos que, por su denominación, pueden parecer similares. En este punto hay que nombrar a la energía oscura, que es una forma de energía y no una materia. La energía oscura sería la responsable de generar la presión que lleva a una aceleración de la expansión del universo.
La idea de antimateria, en tanto, tiene como origen a la antipartícula. Se considera que todas las partículas están vinculadas a sus correspondientes antipartículas, que presentan la misma masa aunque con cargas físicas opuestas: si se encuentran, puede producirse la aniquilación de partículas. Un átomo de antimateria, en este contexto, podría formarse por antiprotones y antielectrones, por ejemplo.
Los aportes de diversos telescopios
Diversos telescopios han realizado aportes valiosos a la investigación sobre la materia oscura. El Telescopio Espacial Hubble tomó una imagen en 1997 que mostró cómo la luz de un cúmulo de galaxias resultaba curvada por otro cúmulo, lo cual se atribuyó a la presencia de materia oscura.
El Telescopio Espacial James Webb, por su parte, detectó posibles estrellas oscuras supermasivas, que se cree que podrían estar formadas por partículas de materia oscura. Otra contribución relevante la hizo el Telescopio Espacial Planck, que entre 2009 y 2013 observó radiación cósmica de fondo del Bing Bang y permitió ratificar que aproximadamente el 27% del universo se compone de materia oscura.
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