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03-Mar-2008

Una nueva teoría cósmica conecta las Fuerzas Oscuras

Los dos mayores misterios de la cosmología podrían ser uno sólo.

Una nueva teoría dice que la materia oscura y la energía oscura podrían proceder de un único fluido oscuro que se extiende por todo el universo. Y ello significaría que las búsquedas terrestres de materia oscura no darían ningún resultado.

La materia oscura, según la hipótesis original, es una masa oculta de más que los astrofísicos estiman necesaria para mantener unidas las galaxias que giran rápidamente. La noción más popular es que esta materia la constituye una partícula todavía no identificada que prácticamente no interacciona con la luz ni con la materia normal. Pero parece estar en todas partes y actuar como andamio de las agrupaciones galácticas y de toda la estructura del universo.

Por otra parte, la energía oscura es necesaria para explicar la recientemente descubierta aceleración de la expansión del universo. Supuestamente existe en todo el espacio y ejerce una presión que contrarresta la gravedad.

Es paradójico que una sustancia pueda ser a la vez un ancla gravitacional para las galaxias y una fuerza antigravitatoria para el universo. No obstante HongSheng Zhao, de la Universidad de St. Andrews en Escocia, alega que una energía oscura similar a un fluido puede comportarse como materia oscura si alcanza una densidad lo bastante alta.

"La energía oscura es una propiedad del vacío; de campos que no se ven fácilmente" declaró Zhao a Space.com. "A partir de ahí, podemos inferir el efecto de la materia oscura".

Zhao compara este fluido oscuro con la atmósfera terrestre. La presión atmosférica hace que el aire se expanda, pero una parte del aire puede colapsarse para formar nubes. De la misma forma, el fluido oscuro podría expandirse en general pero podría también condensarse alrededor de las galaxias para ayudar a mantenerlas unidas.

Unificación


Zhao no es el primer teórico que intenta situar la energía oscura y la materia oscura en un mismo marco de trabajo.

El tipo de fluido oscuro que estudia Zhao es similar al que concibieron hace unos cuantos años Pedro Ferreira y sus colegas de la Universidad de Oxford.

"[Nuestra teoría] implica proponer una dirección preferida del tiempo, en cierto sentido un marco temporal especial" declaró Ferreira. "Presenta el interesante efecto de modificar la teoría general de la relatividad de Einstein". La idea es similar a la del "éter", un medio invisible que los antiguos físicos creían que eran ondas de luz permeables. La relatividad de Einstein eliminó la necesidad de tal medio, pero los cosmólogos han descubierto recientemente que una sustancia similar al éter puede imitar a la materia oscura.

La presencia de tal sustancia cambia la manera en que funciona la gravedad. Esto es muy evidente en las afueras lejanas de una galaxia, donde el tirón gravitacional de la galaxia debería ser pequeño pero el éter lo hace mucho más fuerte.

El éter "efectivamente suaviza el espacio-tiempo en regiones de baja aceleración [gravitacional], haciéndolo más sensible de lo habitual a la presencia de masa", explicó Ferreira.

Zhao ha refinado este enfoque y ha descubierto que puede encajar con gran cantidad de información astronómica, según informó en un reciente artículo publicado en Astrophysical Journal Letters.

"Me gusta [el modelo de Zhao] porque demuestra que estas teorías son predictivas y, si se resuelven en detalle, se pueden probar adecuadamente mediante la experimentación" declaró.

Por ejemplo, el fluido de Zhao se divide en una parte de energía oscura y una parte de materia oscura con el mismo ratio que se halla en las observaciones (la energía oscura corresponde aproximadamente a un 75 por ciento del contenido en masa-energía del universo, mientras que la materia oscura corresponde aproximadamente a un 21 por ciento y la materia normal forma el 4 por ciento restante).

Aunque el fluido nos rodea, Zhao ha descubierto que no afecta al movimiento de la Tierra ni de otros planetas, lo cual resulta "tranquilizador", dijo, porque los datos demuestran que nuestro sistema solar obedece a la gravedad tradicional con una gran exactitud.

Pero el fluido sí afecta a la velocidad a la que pueden rotar las galaxias. Hace unos 75 años, los astrónomos observaron que las galaxias giraban más deprisa de lo previsto a partir de la cantidad de materia normal emisora de luz que contenían. La respuesta parecía requerir alguna forma de materia oscura invisible.

No obstante, Zhao ha demostrado que este fluido puede evitar que las galaxias se separen, de la misma forma que puede hacerlo la materia oscura.

Zhao también ha ensayado este modelo con los cúmulos de galaxias que colisionan, en las que una colisión masiva parece haber eliminado gas caliente de su envoltura de materia oscura. Esta materia oscura "desnuda" se consideraba una prueba irrefutable de las teorías tradicionales sobre la materia oscura, pero Zhao alega que este fluido puede reproducir el mismo efecto.

Christian Boehmer, del University College de Londres, considera "concluyente" que el modelo de Zhao pueda reproducir tanta información galáctica.

Búsqueda de palabras

Si el fluido oscuro imita a la materia oscura, entonces los científicos están buscando en vano la escurridiza partícula de materia oscura, llamada a menudo WIMP (sigla en inglés de Partícula Masiva de Débil Interactuación).

Actualmente, diversos experimentos intentan detectar una rara colisión de un WIMP en la Tierra u observar rayos gamma de lejanas auto-aniquilaciones de WIMP.

"Las detecciones directas serán más difíciles" declaró Zhao. Puede que los WIMPs sigan existiendo, pero no habrá tantos como se preveía.

Sin WIMPs de los que preocuparse, el fluido oscuro podría hacer más fácil el trabajo de los científicos.

Pero pocos cosmólogos están dispuestos a abandonar ya la materia oscura. La idea del fluido oscuro es muy nueva y todavía hay que afinar algunos aspectos, mientras que la materia oscura es una teoría muy madura.

"El modelo actual [materia oscura] es el que mejor encaja con los datos, y en consecuencia es el mejor modelo de que disponemos" dijo Boehmer.

No obstante, Boehmer reconoce que el hecho de que dos incógnitas —la materia oscura y la energía oscura— compongan el 95 por ciento del universo es un poco incómodo para la cosmología.

"Francamente, no son más que palabras caprichosas que utilizamos para nombrar algo que no comprendemos" declaró.

Si un modelo más sencillo (con una sola palabra) puede explicar todos los datos, entonces los cosmólogos lo aceptarían sin reservas, según declaró Boehmer.

Crédito de la imagen: SpaceRef.com

Fuente: Astroseti