Colisiones de materia oscura

Al parecer, el 27% del universo observable está compuesto por materia oscura y todavía no conocemos la naturaleza de la misma.

Steve Novella comenta un estudio que revela nueva información al respecto:

El primer indicio de la existencia de la materia oscura fue la observación de las rotaciones de galaxias. En resumen, las estrellas en las partes exteriores de las galaxias se están moviendo más rápido de lo que puede explicarse por la gravedad newtoniana y la masa de las estrellas observables. Hubo algunas observaciones preliminares a este efecto, pero no salió a la luz científica seria hasta que Vera Rubin publicó su influyente artículo en 1980, con base en su trabajo durante la década anterior. Ella demostró, usando las observaciones más exactas hasta la fecha, que las estrellas en las galaxias espirales todas orbitaban aproximadamente a la misma velocidad. Esto significa que la masa de las galaxias espirales aumentaba linealmente a medida que avanzas hacia fuera de la base, pero esto no puede ser explicado por la materia observable. Las galaxias deben estar compuestas de materia invisible u oscura en por lo menos el 50%.

Una teoría alternativa, la de la dinámica newtoniana modificada (MOND), establece que la gravitación constante es diferente a escalas muy grandes (galácticas) y esto explica las observaciones. Esta sigue siendo una opinión minoritaria, y las observaciones más recientes parecen haber matado la MOND en favor de la materia oscura.

Esas observaciones más recientes indican que la materia oscura no sólo es materia normal oculta por nubes de polvo o por alguna otra razón. La materia oscura es en realidad un tipo de materia nueva y desconocida, porque se comporta diferente a la otra materia conocida. El factor decisivo proviene de la observación de las colisiones entre cúmulos de galaxias. La primera de estas fue la observación del cúmulo bala en 2006.

Utilizando el telescopio de rayos X Chandra, los astrónomos observaron esta colisión de cúmulos de galaxias. Lo que encontraron fue que la materia visible en el cúmulo se ralentizaba a medida que se estrellaban entre sí, como sería de esperar. Esto se debe a que la materia en ambos grupos interactúa entre sí, provocando la desaceleración. Los astrónomos también observaron el efecto de lente gravitatoria del cúmulo. En esencia, pudieron ver la forma de la gravedad de los cúmulos en colisión. Lo que encontraron fue que los centros de gravedad de los dos grupos habían continuado moviéndose más allá del otro, apenas interactuando en absoluto, incluso mientras la materia visible se había estrellado la una contra la otra y se había ralentizado.

Lo que esto significa es que la materia oscura, que contiene la mayor parte de la gravedad, interactúa muy débilmente con la materia ordinaria y con ella misma. Su interacción no gravitacional es muy mínima. De hecho, los astrónomos podrían utilizar la observación del cúmulo bala para establecer los límites de esta interacción no gravitacional de la materia oscura.

Sin embargo, un dato nunca es satisfactorio para los científicos. Esto nos lleva a un nuevo estudio y la inspiración para el post de hoy. Los astrónomos acaban de publicar las observaciones de 72 colisiones similares de cúmulos de galaxias. Ellos escriben:

Usando los telescopios espaciales Chandra y Hubble, ahora hemos observado 72 colisiones, incluyendo mayores y menores fusiones. Al combinar estas mediciones estadísticamente, detectamos la existencia de masa oscura en 7.6σ importancia.

La importancia 7.6σ (o sigma) es un enorme grado de confianza. Generalmente se considera que cinco sigma es el nivel de certeza en un conjunto de datos donde los resultados pueden ser tomados como verdaderos. Esto corresponde a una posibilidad en 3,5 millones que los resultados se deban al azar. Un resultado de 7,6 sigma es mucho más que significativo.

En otras palabras — la materia oscura existe. Es real. Es un tipo de materia desconocido que tiene un campo gravitatorio fuerte, pero por lo demás interactúa sólo muy débilmente con la otra materia, incluyendo otra materia oscura.

No sabemos qué es la materia oscura, pero este nuevo resultado nos da una pieza más del rompecabezas.

(imagen: Pexels)