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03/Sep/05

Comportamiento de la materia oscura sugiere otras dimensiones

Tres nuevas 'direcciones' podían explicar un enigma astronómico.

(Nature) - Bienvenidos a la cuarta dimensión. Y a la quinta, y a la sexta. Un equipo de astrofísicos dice haber encontrado evidencia de que el espacio tiene seis dimensiones.

Joseph Silk, de la Universidad de Oxford, Reino Unido, y sus compañeros de equipo, dicen que estas dimensiones espaciales adicionales se pueden deducir del rarísimo comportamiento de la materia oscura, que tiene perplejos a los científicos. Esta materia misteriosa no es visible, pero su presencia en las galaxias se detecta gracias al tirón gravitacional que ejerce en las estrellas visibles.

Silk y sus colegas observaron que la materia oscura se comporta de manera diferente en galaxias pequeñas y en conjuntos grandes de galaxias. En las más pequeñas, la materia oscura parece ejercer una atracción muy fuerte sobre sí misma. Pero en los conjuntos galácticos grandes, éste no parece ser el caso: una materia oscura que interactúe fuertemente entre sí debería producir agrupaciones más grandes de material oscuro que los que se observan en la realidad, según se deduce de la manera en que gira el conjunto de galaxias.

Ellos dicen que la explicación es que existen tres dimensiones adicionales, además de las tres espaciales a las que estamos acostumbrados, que están alterando los efectos de la gravedad a distancias muy cortas, de alrededor de un nanómetro.

El equipo argumenta que estas observaciones astronómicas de la materia oscura proporcionan la primera evidencia potencial de la existencia de dimensiones adicionales. Otros también apoyan la idea, pero no están tan convencidos. Lisa Randall, física de Harvard que ha explorado la posibilidad de la existencia de dimensiones espaciales adicionales, dice "aún si su idea es funcional, lo cual probablemente es así, podría ser una exageración utilizar estas observaciones como una evidencia de dimensiones adicionales".

El propio Silk reconoce que sus propuestas son "extremadamente especulativas".

Demasiado pequeñas como para verlas

Los físicos han sospechado durante años que existen dimensiones extra "ocultas", más que nada porque esto parece ser lo que predice la teoría de cuerdas, la favorita en la actualidad para convertirse en la teoría de las partículas subatómicas fundamentales.

Generalmente se piensa que estas dimensiones adicionales son minúsculas, muchos miles de millones de veces más pequeñas que los átomos. Esto haría que estas dimensiones sean muy difíciles de detectar, lo que explicaría por qué el universo se ve como si apenas tuviese tres. Los físicos como Randall, sin embargo, han propuesto que algunas de las dimensiones adicionales pueden ser relativamente grandes, pero inaccesibles a nosotros.

Las dimensiones adicionales que Silk y sus colegas dicen haber identificado son 'grandes', de alrededor de un nanómetro de extensión. Es otras palabras, lo que dicen es que el universo mide solamente un nanómetro de extensión en estas tres 'direcciones'.

Ellos dicen que la fuerza de la gravedad no obedece las famosas leyes de Isaac Newton a pequeñas distancias, donde estas dimensiones entran en juego. Esto nunca no se ha probado de manera experimental: nadie ha medido cómo se comporta la gravedad a distancias menores de una centésima de milímetro.

Oscura extrañeza

Estas variaciones en la gravedad, dice Silk, podrían deberse al hecho de que la materia oscura se comporta de manera diferente en distintos entornos galácticos.

Según una interpretación de las observaciones astronómicas, la materia oscura —que compondría el 85% de toda la masa del universo pero que no está formada por partículas fundamentales conocidas— parece atraerse a sí misma por medio de una fuerza desconocida. Y esta atracción parece ser más fuerte en las galaxias enanas que en los grupos galácticos. Esto es muy raro: es como si las manzanas debieran caer con más rapidez de árboles solitarios que de grupos de árboles en una huerta.

Pero la atracción no se debe a una fuerza desconocida, argumentan Silk y sus colegas, sino al efecto en la gravedad de las dimensiones adicionales. Y debido a que las partículas de la materia oscura son aceleradas a velocidades más altas en los grupos galácticos masivos que en las galaxias enanas, están menos tiempo cerca una cerca de otra, así que los efectos de estas dimensiones adicionales se sienten menos.

Respuesta radical

Hay otras maneras de explicar las desconcertantes distribuciones de la materia oscura, admite Ue-Li Pen, colega de Silk en la universidad de Toronto en Canadá. Por ejemplo, uno podría asumir que el ritmo al que estallan las estrellas, como las supernovas, era absolutamente diferente en el pasado.

"Personalmente, pienso que cambiar el ritmo de las supernovas es más conservador que cambiar la cantidad de dimensiones espaciales", confiesa Pen. Pero también piensa que la idea de invocar dimensiones adicionales es tan emocionante que vale la pena investigarla, "incluso si es a largo plazo".

Las versiones más aceptadas de la teoría de cuerdas sugieren que existen hasta ocho dimensiones adicionales, no sólo tres. Pero por suerte, esto no se convierte en un problema. No hay razón por la que, además de las tres dimensiones "grandes" adicionales que predice Silk y sus colegas, no pueda haber también otras varias pequeñas.

Traducido por Eduardo J. Carletti, Axxón

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