24/Dic/05

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Predicen la existencia de esferas explosivas de materia oscura

Dos teóricos de Escocia y Dinamarca predicen la existencia de un nuevo tipo de materia oscura, formada de colecciones de átomos que forman esferas de unos 20 centímetros.

(Phisics Web) - Estas esferas, que podrían pesar alrededor de 10¹¹ kilogramos, serían difíciles de detectar porque estarían dentro de las estrellas muy masivas. Los físicos creen que las esferas podrían ir "comiendo" la estrella y liberar suficiente energía como para hacerla estallar como supernova.

Creen que podrían existir, en promedio, una esfera de materia oscura en cada volumen de espacio del tamaño aproximado de nuestro Sistema Solar.

La materia oscura fue propuesta originalmente para explicar por qué las galaxias rotan mucho más rápido que lo que se puede explicar por la cantidad de materia visible que contienen. Esta misteriosa forma de materia no emite ni absorbe radiación electromagnética —debido a esto se le llama "oscura"— y sólo es detectable por la influencia gravitatoria que produce en la materia ordinaria.

De acuerdo al modelo estándar de la cosmología, se piensa que el universo contiene alrededor de 5% de materia ordnaria, 25% de materia oscura y 70% de energía oscura. La naturaleza de estas materia y energía oscuras es el misterio más grande en la cosmología actual.

A diferencia de lo que suponen otras teorías recientes, el nuevo modelo para la materia oscura, propuesto por Colin Froggatt de la Universidad de Glasgow y Holger Nielsen del Instituto Niels Bohr de Copenhage, no requiere de ninguna partícula fundamental nueva o de interacciones más allá de las que explica el Modelo Estándar de la física de partículas.

Este modelo predice, además, una relación de materia oscura con la materia ordinaria que concuerda con el valor que obtuvo el satélite WMAP de la NASA en el 2003. Asume, además, la existencia de un "vacío alternativo" que tiene la misma densidad de energía —o "constante cosmológica"— del vacío ordinario.

Froggatt y Nielsen calcularon que los dos tipos diferentes de vacío se separaron en dos regiones distintas de espacio bien al principio de la historia del Universo por medio de "paredes de dominio" que se formaron a las elevadas temperaturas presentes en ese momento. Más o menos un segundo después del Big Bang, dicen los investigadores, esas paredes formaron esferas que encapsularon materia dentro de piezas de vacío alternativo. Todos los nucleones podrían haber sido capturasos de este modo, lo que llevó a la formación de los primeros núcleos livianos, tales como el helio, mientras las esferas se contraían velozmente.

Esta contracción continuó hasta que los núcleos de helio se unieron para formar nucleos más pesados, y la energía liberada en las subsiguientes cadenas expelió los nucleones de las esferas, dijeron los investigadores.

De acuerdo al nuevo modelo, un sexto de los nucleones se liberaron de este modo, ingresando al vacío ordinario y convirtiéndose en materia normal. El resto de ellos quedaron atrapados en forma de materia oscura dentro de las esferas de vacío alternativo.

El equipo cree que algunas de las esferas podrían haber quedado dentro de estrellas masivas. A temperaturas y densidades suficientemente altas, podrían haber comenzado a consumir la estrella, liberando suficiente energía como para hacerla explotar como supernova.

Las propias esferas podría llegar a implotar y entonces convertirse en una manera de producir los rayos cósmicos de ultra-alta energía que aparecen desde lugares del univeso aparentemente vacíos. Los investigadores dicen, además, que su teoría podría explicar por qué la cantidad de litio en el universo es de dos a tres veces menor a la que predice el modelo estándar de nucleosíntesis en el Big Bang.

Aportado por Eduardo J. Carletti