La cuestión del origen del Universo, su pasado y su futuro ha preocupado a la gente desde tiempos inmemoriales. Durante muchos siglos han surgido y refutado teorías que ofrecen una imagen del mundo basada en datos conocidos. Un shock fundamental para el mundo científico fue la teoría de la relatividad de Einstein. También hizo una gran contribución a la comprensión de los procesos que forman el Universo. Sin embargo, la teoría de la relatividad no podría pretender ser la verdad última, que no requiere ninguna adición. La mejora de las tecnologías permitió a los astrónomos hacer descubrimientos antes impensables que requerían una nueva base teórica o una expansión significativa de las disposiciones existentes. Uno de esos fenómenos es la materia oscura. Pero lo primero es lo primero.
Casos de días pasados
Para entender el término "materia oscura" volvamos a principios del siglo pasado. En ese momento dominaba la idea del Universo como una estructura estacionaria. Mientras tanto, la teoría general de la relatividad (GR) asumía que tarde o temprano la fuerza de atracción conduciría al “pegado” de todos los objetos espaciales en una sola bola, sucedería asíllamado colapso gravitatorio. No hay fuerzas repulsivas entre los objetos espaciales. La atracción mutua es compensada por fuerzas centrífugas que crean un movimiento constante de estrellas, planetas y otros cuerpos. De esta forma, se mantiene el equilibrio del sistema.
Con el fin de evitar el colapso teórico del Universo, Einstein introdujo una constante cosmológica, un valor que lleva al sistema al estado estacionario necesario, pero que al mismo tiempo es realmente inventado, sin fundamentos obvios.
Universo en Expansión
Los cálculos y descubrimientos de Friedman y Hubble han demostrado que no hay necesidad de violar las ecuaciones armoniosas de la relatividad general con la ayuda de una nueva constante. Se ha probado, y hoy en día este hecho está prácticamente fuera de toda duda, que el Universo se está expandiendo, una vez tuvo un comienzo, y no se puede hablar de estacionariedad. Un mayor desarrollo de la cosmología condujo al surgimiento de la teoría del big bang. La principal confirmación de las nuevas suposiciones es el aumento observado en la distancia entre las galaxias con el tiempo. Fue la medición de la velocidad de separación entre sí de los sistemas espaciales vecinos lo que condujo a la formación de la hipótesis de que hay materia oscura y energía oscura.
Datos no consistentes con la teoría
Fritz Zwicky en 1931, y luego Jan Oort en 1932 y en la década de 1960, contaban la masa de la materia de las galaxias en un cúmulo distante y su relación con la velocidad con que se separaban unas de otras. De vez en cuando, los científicos llegaban a las mismas conclusiones: esta cantidad de materia no es suficiente para que la gravedad creada por ella pueda retenerjuntas galaxias moviéndose a tan altas velocidades. Zwicky y Oort sugirieron que existe una masa oculta, la materia oscura del Universo, que no permite que los objetos espaciales se dispersen en diferentes direcciones.
Sin embargo, la hipótesis fue reconocida por el mundo científico recién en los años setenta, después del anuncio de los resultados del trabajo de Vera Rubin.
Ella construyó curvas de rotación que demuestran claramente la dependencia de la velocidad de movimiento de la materia de la galaxia con la distancia que la separa del centro del sistema. Contrariamente a las suposiciones teóricas, resultó que las velocidades de las estrellas no disminuyen a medida que se alejan del centro galáctico, sino que aumentan. Tal comportamiento de las luminarias podría explicarse solo por la presencia de un halo en la galaxia, que está lleno de materia oscura. La astronomía, así, ante una parte del universo completamente inexplorada.
Propiedades y composición
Oscuro este tipo de materia se llama porque no se puede ver por ningún medio existente. Su presencia se reconoce por un signo indirecto: la materia oscura crea un campo gravitatorio, sin emitir ondas completamente electromagnéticas.
La tarea más importante que se les presentó a los científicos fue obtener una respuesta a la pregunta de en qué consiste este asunto. Los astrofísicos intentaron "llenarlo" con la materia bariónica habitual (la materia bariónica consiste en protones, neutrones y electrones más o menos estudiados). El halo oscuro de las galaxias incluía estrellas compactas de débil radiación del tipoenanas marrones y enormes planetas cercanos a Júpiter en masa. Sin embargo, estos supuestos no han resistido el escrutinio. La materia bariónica, familiar y conocida, no puede jugar un papel importante en la masa oculta de las galaxias.
Hoy, la física busca componentes desconocidos. La investigación práctica de los científicos se basa en la teoría de la supersimetría del microcosmos, según la cual para cada partícula conocida existe un par supersimétrico. Estos son los que componen la materia oscura. Sin embargo, aún no se ha obtenido evidencia de la existencia de tales partículas, tal vez esto sea un asunto para el futuro cercano.
Energía oscura
El descubrimiento de un nuevo tipo de materia no acabó con las sorpresas preparadas por el Universo para los científicos. En 1998, los astrofísicos tuvieron otra oportunidad de comparar los datos de las teorías con los hechos. Este año estuvo marcado por la explosión de una supernova en una galaxia lejana a la nuestra.
Los astrónomos midieron la distancia hasta ella y quedaron muy sorprendidos con los datos obtenidos: la estrella se encendió mucho más lejos de lo que debería haber sido según la teoría existente. Resultó que la tasa de expansión del universo aumenta con el tiempo: ahora es mucho mayor que hace 14 mil millones de años, cuando supuestamente ocurrió el big bang.
Como sabes, para acelerar el movimiento del cuerpo, éste necesita transferir energía. La fuerza que hace que el universo se expanda más rápido se conoce como energía oscura. Esta es una parte del cosmos no menos misteriosa que la materia oscura. Sólo se sabe que es característico.distribución uniforme en todo el universo, y su impacto solo puede registrarse a grandes distancias cósmicas.
Y de nuevo la constante cosmológica
La energía oscura ha sacudido la teoría del Big Bang. Parte del mundo científico se muestra escéptico sobre la posibilidad de tal sustancia y la aceleración de la expansión provocada por ella. Algunos astrofísicos están tratando de revivir la olvidada constante cosmológica de Einstein, que nuevamente desde la categoría de un gran error científico puede pasar al número de hipótesis de trabajo. Su presencia en las ecuaciones crea antigravedad, lo que lleva a una aceleración de la expansión. Sin embargo, algunas de las consecuencias de la presencia de la constante cosmológica no concuerdan con los datos de observación.
Hoy en día, la materia oscura y la energía oscura, que constituyen la mayor parte de la materia del universo, son un misterio para los científicos. No hay una respuesta única a la pregunta sobre su naturaleza. Además, quizás este no sea el último secreto que nos guarda el espacio. La materia y la energía oscuras pueden convertirse en el umbral de nuevos descubrimientos que pueden cambiar nuestra comprensión de la estructura del Universo.
