Archivo de la etiqueta: materia obscura

La materia obscura era menos influyente en la juventud del Universo.

La materia obscura es una importante componente del Universo que se detecta gravitacionalmente pero no es observable (al menos hasta marzo del 2017) (https://es.wikipedia.org/wiki/Materia_oscura).
Es la que mantiene armadas a las galaxias, de lo contrario se desmenuzarían por su rotación.
Además es la responsable de que las partes exteriores de la galaxia giren a mayor velocidad que la predicha por la teoría considerando sólo la materia ordinaria.
Al observar galaxias lejanas, las observamos más jóvenes con la distancia debido al tiempo que tarda su luz en llegarnos. En ellas, se ha medido velocidades de sus regiones exteriores menores que las observadas en galaxias más cercanas.

2

Ilustración crédito de ESO

Luego, la materia obscura no ejercía tanta influencia en los orígenes de las galaxias.
Eso sugiere que le llevó más tiempo condensarse a la materia obscura que a la ordinaria.

Referencia:

Fuente:

  • eso1709 — Science Release, Dark Matter Less Influential in Galaxies in Early Universe. LT observations of distant galaxies suggest they were dominated by normal matter, 15 March 2017.
    https://www.eso.org/public/news/eso1709/

pdp.

¿Oscilaciones estelares por acreción de materia obscura?

La materia obscura (MO) es la pegatina que mantiene unidas a las galaxias.
Su nombre se debe a que se la detecta gravitacionalmente pero no observacionalmente.
Es la mayor componente masiva del Universo con casi el 30% de la masa.
Se especula con que si es tan común, posiblemente esté presente en la Tierra y hasta puedan existir estrellas de MO, llamadas estrellas obscuras, incluso con planetas de MO.

Según trabajos en el área de la MO, se cree que una estrella puede sentir la acreción de materia obscura vecina. Una estrella que absorbe MO con cierta frecuencia, debería mostrar variaciones o modulaciones en su espectro (distribución de energía en las diferentes longitudes de onda) con las correspondientes oscilaciones.

El relevamiento digital del cielo conocido como Sloan (Sloan Digital Sky Survey – SDSS) se encarga de tomar espectros de gran cantidad del estrellas.
Entre los espectros de 2,5 millones de estrellas, se detectaron variaciones espectrales correspondientes a oscilaciones ultra rápidas, de 0,6 THz (600000000000 osclaciones por segundo).
Esta frecuencia de oscilación, luego de analizar posibles errores de medición, es coherente con las esperadas en estrellas por acreción de MO.
Las oscilaciones fueron observadas en unas 230 estrellas de la región Norte del Halo galáctico, de las cuales, la mayoría, casi 150 estrellas, son de tipo espectral F.

TamburiniEtAl-1611.02586_f1.jpg

Histograma mostrando la cntidad de estrellas con oscilaciones ultra rápidas por tipo espectral – Publicado en el trabajo de Fabrizio Tamburini & Ignazio Licata.

Aproximadamente 50 estrellas son de tipo G y K, y la minoría de tipos A y M.
Posiblemente, las de tipo F tienen mejores condiciones para generar la oscilaciones predichas por la teoría ante acreción de MO. Es probable que las de tipos A y M (tempranas y tarías) no puedan tener o mantener un régimen de oscilaciones.

Fuente:

  • Can the periodic spectral modulations of the 236 SETI candidate Sloane Survey stars be due to Dark Matter effects?,  Fabrizio Tamburini & Ignazio Licata, 08/nov./2016.
    https://arxiv.org/pdf/1611.02586v1.pdf

pdp.

Posibles grumos de materia obscura.

La materia obscura, es la que mantiene unida a las galaxias y cúmulos de galaxias.
Estas grandes estructuras viven dentro de esa materia que no se observa pero se detecta su presencia gravitacionalmente. Mucho se habló de ella, hasta se pensó que podía tratarse de nubes de hidrógeno molecular, las que son muy difíciles de detectar.
Como todo tipo de materia, podría formar estructuras. Nubes, grumos, estrellas y hasta planetas de esa materia. Si es tan común, hasta podría estar cerca nuestro.

Artist's impression of dark matter clumps around a Milky Way-like galaxy

Ilustración de grumos de materia obscura rodeando la Galaxia – Crédito: V. Belokurov, D. Erkal, S.E. Koposov (IoA, Cambridge). Photo: Color image of M31 from Adam Evans. Dark matter clumps from Aquarius, Volker Springel (HITS).

En las afueras de la Vía Láctea, hay corrientes estelares. Grupos de estrellas que se mueven en un tren estelar. Se producen por la disrupción gravitacional de cúmulos o pequeñas galaxias cercanas por parte de la Vía Láctea.
Si en esas regiones hay cadenas de estrellas y materia obscura capaz de formar estructuras, es posible que existan grumos de esa materia interactuando con esos trenes de estrellas.
En tal caso, se debería observar cadenas de estrellas con intervalos o huecos producidos por las estrellas arrancadas gravitacionalmente por los grumos obscuros al atravesar esas estructuras.

Palomar 5, es un cúmulo globular que orbita el centro galáctico en una trayectoria que lo lleva hacia las afueras de la galaxia. La interacción con ella, produjo un tren de estrellas, el que muestra intervalos estelares.

Resultado de imagen para palomar 5

Ilustración de la trayectoria de Palomar 5 en la Vía Láctea. Gráfico publicado en: astroperseo.org

Se observaron dos evidentes intervalos, uno mayor que otro. Luego, esos intervalos podrían ser los causados por los supuestos grumos de materia obscura. Según los cálculos, esos grumos tendrían entre 1 millón y 100 millones de masas solares cada uno.

Aquí el resultado de la simulación que reproduce los intervalos observados como debidos al impacto de grumos de materia obscura.
En la parte superior se observa una cadena de estrellas sin pertubar. En la inferior, la misma cadena perturbada por grumos de materia obscura.

De ser así, ésta sería una evidencia de la capacidad de la materia obscura de formar estructuras.

Referencias:

Fuente:

  • A sharper view of Pal 5’s tails: Discovery of stream perturbations with a novel non-parametric technique, Denis Erkal et al, preprint 7/9/2016.
    http://arxiv.org/pdf/1609.01282v1.pdf

La ultradifusa Dragonfly 44, es casi toda materia obscura.

Ya sabemos que la materia obscura se manifiesta gravitacionalmente sin hacerlo electromagnéticamente.
Es por ese motivo que no la podemos ver, pero sí detectar a través de su interacción con la materia ordinaria. Por ejemplo, se encarga de mantener armadas a las galaxias, como un pegamento gravitacional responsable de hacer que sus estrellas no se disipen al espacio extragaláctico.
Se estima que en el Universo hay cinco veces más materia obscura que ordinaria.
En una galaxia, su masa no es sólo la que vemos en sus estrellas y material interestelar. Hay que tener en cuenta la materia obscura. Esta puede ser calculada observando su acción gravitacional sobre las estrellas. En el caso de la Vía Láctea, se estimaba una masa total ronda el billón (millón de millón) de masas solares, cosa que aún se está estudiando. Se estima que en la Vía Láctea, casi el 90% de la materia es obscura.

En la constelación de Coma Berenices, se encuentra un cúmulo de galaxias, el cúmulo de Coma. En él se encuentra la galaxia ultra difusa Dragonfly 44 (Libélula 44 ¿…?).

Dragonfly44

Imagen de Dragonfly 44 crédito de Pieter van Dokkum, Roberto Abraham, Gemini Observatory/AURA.

Esta galaxia tiene apenas menos de la centésima parte de estrellas que la nuestra. Éstas están relacionadas a toda esa galaxia por una masa comparable a la de la Vía Láctea. Dragonfly 44 posee casi 100 cúmulos globulares y se supone que debe ser muy masiva, de lo contrario, estas galaxias fallidas no podrían sobrevivir en el cúmulo donde se encuentran. Todo arroja un resultado asombroso, Dragonfly 44 está compuesta en un 99,99% de materia obscura.

 

Referencias:

Fuente:

pdp.

Los cabellos de materia obscura.

La materia osbcura [1], es materia que existe en el Universo y que afecta gravitacionalmente a la materia ordinaria sin pueder ser observada. Por ella, las galaxias no rotan como se espera según la Física Newtoniana.
Estaría formada por partículas de muy baja capacidad de interacción. Pero en gran cantidad y a escalas galácticas, afectan gravitacionalmente de manera apreciable a la materia ordinaria.
De estar en todas partes y ser muy común su existencia, es probable que esté presente entre nosotros.

Una teoría reciente, aprovecha que esta materia esté en todas partes y conjetura que se extiende por todo el espacio en forma de una red o trama de hilos granulados de materia obscura. Según simulaciones numéricas (echas en computadora), estos hilos atravesarían los cuerpos compactos como los planetas interactuando con su materia y se enfocarían formando bulbos. De ellos nacerían “cabellos” o hebras más densas de materia obscura, las que tendrían un largo y por lo tanto un extremo final.

cabelloNegro

Esquema de cómo se enfocarían los hilos para formar un bulbo o raíz (root) de cabello luego de interactuar con la estructura de un objeto. Publicado en el trabajo de G. Prézeau.

La distancia del objeto a la formación de esos bulbos, la longitud de los cabellos y la densidad de los mismos (cantidad de hilos que lo conforman), dependen de la masa y estructura del objeto con el que interactúan los hilos de materia obscura.
Así por ejemplo, los hilos que interactúen con la Tierra, formaría bulbos a 1 millón de Km. del Planeta y los cabellos medirían 2 millones de Km. de largo con una densidad de 1000 millones de hilos. Para el caso de un planeta joviano, los bulbos se formaría a 100 mil Km. del planeta con densidades del orden de los 100 mil millones de hilos.

dark-matter-hairs-earth

Ilustración de cabellos de materia obscura rodeando la Tierra. Crédito NASA/JPL-Caltech.

Si se detectan esos cabellos cerca de cuerpos compactos, sus características darían información sobre el interior de los cuerpos, como por ejemplo, su constitución en capas.

Referencia:

  1. https://es.wikipedia.org/wiki/Materia_oscura

Fuentes:

pdp.

Los rayos X provenientes de un cúmulo de galaxias no son por aniquilación de materia obscura

Se piensa que en los cúmulos de galaxias [1], el 15% es materia normal y el resto, el 85% es materia obscura. Muchos modelos pretenden explicar a esa elusiva materia que no se observa pero se detecta gravitacionalmente.
Primero se pensó en los WIMPs [2], hipotéticas partículas de baja interacción, que serían sus propias antipartículas y que constituirían la materia obscura. Luego se comenzó a hablar de los neutrinos estériles [3], hipotéticos neutrinos con propiedades diferentes a los conocidos neutrinos [4], que son capaces de interactuar sólo en forma gravitacional. Incluso, no sería raro que ambos tipos de partículas estén fuertemente vinculadas, o incluso, ser las mismas partículas.
El tema, es que ambas partículas son capaces de aniquilarse produciendo rayos X de una energía o frecuencia particular.

En ciencia, las explicaciones y modelos más sencillos, son los más probables de ser verdaderos y explicar lo que se observa. Contra más complejo es el modelo o teoría explicativa, más hipótesis y suposiciones deben darse, y eso los vuelve menos probables.

b_180_0_3355443_00_images_stories_figure1

Medios calientes (azul) y fríos (rojo) en el cúmulo de galaxias. Imagen crédito de NASA/CXC/Standford/I. Zhuravleva et al.

Se detectó una particular emisión de energía desde un cúmulo de galaxias. Todo parecía indicar que se trataba de la aniquilación (y existencia) de los hipotéticos neutrinos estériles, y por lo tanto, de la primera evidencia no gravitatoria de materia obscura.

Pero una explicación menos exótica resultó ser más apropiada.
En los cúmulos de galaxias, no sólo hay gases calientes ionizados (formados por átomos partidos o partículas atómicas), también suele haber mucha cantidad de gas frío dado por hidrógeno en estado atómico. Ambos gases pueden entrar en contacto, y cuando en ese contacto un ion (pedazo de átomo o partícula atómica) choca contra un átomo, un electrón de éste se excita y emite energía. Si se trata de un ion de azufre, la energía liberada coincide con la detectada en rayos X desde ese cúmulo de galaxias.

Referencias:

  1. https://es.wikipedia.org/wiki/Agrupaciones_gal%C3%A1cticas
  2. https://es.wikipedia.org/wiki/WIMP
  3. https://es.wikipedia.org/wiki/Neutrino_est%C3%A9ril
  4. https://es.wikipedia.org/wiki/Neutrino

Fuente:

pdp.

 

Branas, esferas armónicas, alma y materia obscura. ¿Modelos similares?

En ciencia, el modelismo sirve para desarrollar algo que explique y, si es posible, prediga el comportamiento de su sistema natural. Así es como no sabemos si el átomo es rojo o tiene pelos, pero el modelo de Bohr[1], el de una carga positiva con otra negativa orbitándola, resulta bueno.

Antes, los antiguos explicaban todo con esferas. Esferas concéntricas, esferas tangentes a esferas…
Por ejemplo, el modelo de Armonía de las Esferas o Esferas Armónicas [2] creado por los pitagóricos. En ese modelo, el Universo está descripto por esferas donde todas son armónicas, es decir que, todas guardan una proporcionalidad, como si estuvieran regidas por armonías musicales donde los sonidos tienen frecuencias armónicas o proporcionales entre sí (unos son múltiplos o submúltiplos de otros).
Hoy en día, modelamos con partículas. Todo lo explica una partícula. Así nació el neutrino [3], para explicar ciertas pérdidas en el decaimiento atómico. Menos mal que se lo detectó, pese a no tener carga y tener una masa despreciable. El problema es cuando la partícula como tal no alcanza a explicar todo lo observado. Es entonces que nació su carácter ondulatorio. Las partículas se comportan como ondas. Como tales pueden vibrar. El Universo ahora se explica a través de Branas [4], ondas de muchas dimensiones que vibran y no de cualquier manera, sino de determinadas formas, como si existiera una… armonía. Parece que el círculo se cierra o la historia se repite pero mejorada.

En los años 1900s, alguien dijo que a través de un experimento, pudo medir que el alma de una persona pesaba unos 20 gramos[5] (21 en realidad). Esto demostraba que el alma tenía cierta substancia que le permitía pesarse. En seguida aparecieron los que estaban a favor y en contra de esa idea. Por un lado se mostraban prueban físicas y por otro se exponían teorías relacionadas con la vida y la conciencia; todo en la batalla por saber si el alma tiene substancia y por lo tanto es materia o no lo es. El tema quedó en el olvido y para algunos sigue abierto ya que, para ellos, no hay algo definitivo relacionado con el alma que le da vida a un cuerpo.
Hoy en día estamos buscando la materia obscura [6], esa que no se observa pero se detecta gravitacionalmente a escalas galácticas. Si es tan común, hasta podría estar cerca nuestro, en casa y no verla. Pero con el tiempo ya algunos piensan que podría tratarse de errores en ciertas medidas de velocidades de estrellas lejanas del centro galáctico. Hasta se pensó que se podría tratar de nubes de Hidrógeno molecular [7], las que son de muy difícil observación. En este caso, como en el del alma, se busca materia que no se puede ver pero tiene peso o gravita.

Referencias:

  1. http://www.eis.uva.es/~qgintro/atom/tutorial-08.html
  2. https://es.wikipedia.org/wiki/Armon%C3%ADa_de_las_esferas
  3. https://es.wikipedia.org/wiki/Neutrino
  4. https://es.wikipedia.org/wiki/Brana
  5. http://www.snopes.com/religion/soulweight.asp
  6. http://www.fcaglp.unlp.edu.ar/~scellone/Divul/MatOsc/MatOsc.html
  7. https://paolera.wordpress.com/2013/04/29/la-materia-obscura-son-nubes-de-dihidrogeno-h2/

pdp.