Archive for junio 2010
Materia Oscura y Energía Oscura
Al principio de los 90 una cosa era bastante segura sobre la expansión del Universo. Puede ser que haya densidad de energía suficiente para detener su expansión y colapsar, podría tener una densidad tan baja de energía que nunca dejaría de expandirse, seguramente la gravedad frenaría la expansión con el paso del tiempo. Es cierto que la desaceleración no se había observado, pero, en teoría, el Universo tenía que comenzar a frenar.El Universo está lleno de materia y la fuerza de atracción de la gravedad mantiene toda la materia junta. Llegó el año 1998 y las observaciones del Telescopio Espacial Hubble (HST, por sus siglas en inglés) de supernovas muy distantes puso de manifiesto que, hace mucho tiempo, la expansión de el Universo era en realidad más lenta de lo que es hoy en día.
Así que la expansión del Universo no se ha ido alentando debido a la gravedad, como todos pensaban, sino que ¡se ha acelerado! Nadie esperaba esto, nadie sabía cómo explicarlo.
Con el tiempo los teóricos hicieron tres tipos de explicaciones. Tal vez fue un resultado de una versión descartada hace tiempo de la teoría de Einstein de la gravedad, una que contenía lo que se llamó una "constante cosmológica".Tal vez había algún tipo extraño de “fluido energético” que llena el espacio. Tal vez hay algo mal con la teoría de Einstein de la gravedad y una nueva teoría podría incluir algún tipo de campo que crea esta aceleración cósmica. Los teóricos todavía no saben cual es la explicación correcta, pero ya le dieron nombre.
Se llama energía oscura. ¿Y qué es la energía oscura?
Es más lo que se desconoce que lo que se conoce. Sabemos que tanta energía oscura hay porque podemos ver como afecta la expansión del Universo... Pero más allá es un misterio, un misterio muy importante, pues resulta que más del 70% de nuestro universo está hecho de energía oscura, la materia oscura constituye cerca del 25%. El resto - todo en la Tierra, todo lo observado siempre con todos nuestros instrumentos, toda la materia normal - suma menos del 5% del Universo. Pensándolo bien, tal vez no debería llamarse materia "normal", ya que es una pequeñísima fracción del Universo.
Una explicación para la energía oscura es que es una propiedad del espacio. Albert Einstein fue el primero en darse cuenta que el espacio vacío no es nada. El espacio tiene asombrosas propiedades, muchas de las cuales apenas están empezando a comprender. La primera propiedad que Einstein descubrió es que es posible que más espacio llegara a existir. Entonces, una versión de teoría de la gravedad de Einstein, la versión que contiene la constante cosmológica, hace una segunda predicción: "el espacio vacío" puede poseer su propia energía. Debido a que esta energía es una propiedad del espacio mismo, no se diluiría mientras el espacio se expande. A medida que más espacio comienza a existir, más de esta “energía del espacio” aparecería.
Como resultado, esta forma de energía haría que el universo se expanda más y más rápido. Por desgracia, nadie entiende por qué la constante cosmológica siquiera debería estar allí, y mucho menos por qué tendría exactamente el valor correcto a causa de la aceleración observada del Universo.
Otra explicación de cómo el espacio adquiere energía proviene de la teoría cuántica de la materia. En esta teoría, el "espacio vacío" está realmente lleno de partículas temporales (“virtuales”) que se forman continuamente para luego desaparecer. Pero cuando los físicos trataron de calcular cuánta energía le daría al espacio vacío, la respuesta salió mal – muy mal. El número salió 10120 veces más grande. Eso es un 1 seguido de 120 ceros. Es difícil obtener una respuesta tan errada. Así que el misterio continúa.
Otra explicación para la energía oscura es que es un nuevo tipo de energía dinámica fluida o de campo, algo que llena todo el espacio pero algo cuyo efecto sobre la expansión del Universo es lo opuesto al de la materia y la energía normal. Algunos teóricos la han llamado “quintaesencia, en honor al quinto elemento de los filósofos griegos. Pero, si la quintaesencia es la respuesta, todavía no sabemos que es, con que interactúa, o por qué existe.Así que el misterio continúa.
La última posibilidad es que la teoría de Einstein de la gravedad no es la correcta. Eso no sólo afecta a la expansión del Universo, sino que también afecta la forma en que la materia normal se comportó en las galaxias y cúmulos de galaxias. Este hecho sería una manera de decidir si la solución al problema de la energía oscura es una nueva teoría de la gravedad o no: podríamos observar cómo las galaxias se reúnen en grupos. Pero si resulta que necesitamos una nueva teoría de la gravedad, ¿cómo sería? ¿Cómo podría describir correctamente el movimiento de los cuerpos del Sistema Solar, como la teoría de Einstein lo hace, y todavía darnos la predicción diferente que necesitamos? Hay teorías candidatas, pero ninguna es convincente. Así que el misterio continúa.
Lo que se necesita para decidir entre las opciones de energía oscura - una propiedad del espacio, un nuevo fluido dinámico, u otra teoría de la gravedad - son más y mejores datos.
¿Y qué hay de la materia oscura?
Si encajamos un modelo teórico sobre la composición del Universo a las observaciones cosmológicas realizadas, los científicos han descubierto que la composición del Universo es la descrita arriba: ~70% energía oscura, ~25% materia oscura, ~5% materia normal. ¿Qué es la materia oscura?
Estamos más seguros de lo que no es materia oscura que de lo que sí es.
• Primero, es oscura, lo que significa que no está en la forma de las estrellas y planetas que vemos. Las observaciones muestran que hay muy poca materia visible para compensar el 25% requerido.
• Segundo, no está en forma de nubes oscuras de materia normal, materia hecha partículas llamadas bariones. Esto lo sabemos porque podríamos detectar nubes bariónicas midiendo la radiación absorbida que pasa a través de ellas.
• Tercero, la materia oscura NO es antimateria, pues no vemos los rayos gama únicos que se producen cuando ésta se aniquila con materia normal.
• Finalmente, podemos descartar la existencia de garnbdes agujeros negros supermasivos basándonos en cuantos lentes gravitacionales vemos. Altas concentraciones de materia tuercen la luz que pasa cerca de ellas proveniente de objetos lejanos, pero no vemos suficientes de estos sucesos para compenzar el 25% de materia restante.
De cualquier manera, aún hay varias posibilidades de materia oscura que son viables, la materia bariónica aún podría componer toda la materia oscura si estuviera amontonada en estrellas enanas cafés, o en trozos pequeños y densos de elementos pesados. Estas posibilaldes son conocidad como Objetos Masivos Compactos de Halo (MACHO's por sus suglas en inglés). Pero la opinión más común es que la materia oscura no es bariónica en lo absoluto, sino que está compuesta de partículas más exóticas como axiones o Partículas Masivas de Interacción Débil (WIMP's por sus siglas en inglés)...
Pero esa, es otra historia...
Fuente: Science@NASA
Traducción: Tyrant
Así que la expansión del Universo no se ha ido alentando debido a la gravedad, como todos pensaban, sino que ¡se ha acelerado! Nadie esperaba esto, nadie sabía cómo explicarlo.
Con el tiempo los teóricos hicieron tres tipos de explicaciones. Tal vez fue un resultado de una versión descartada hace tiempo de la teoría de Einstein de la gravedad, una que contenía lo que se llamó una "constante cosmológica".Tal vez había algún tipo extraño de “fluido energético” que llena el espacio. Tal vez hay algo mal con la teoría de Einstein de la gravedad y una nueva teoría podría incluir algún tipo de campo que crea esta aceleración cósmica. Los teóricos todavía no saben cual es la explicación correcta, pero ya le dieron nombre.
Se llama energía oscura. ¿Y qué es la energía oscura?
Es más lo que se desconoce que lo que se conoce. Sabemos que tanta energía oscura hay porque podemos ver como afecta la expansión del Universo... Pero más allá es un misterio, un misterio muy importante, pues resulta que más del 70% de nuestro universo está hecho de energía oscura, la materia oscura constituye cerca del 25%. El resto - todo en la Tierra, todo lo observado siempre con todos nuestros instrumentos, toda la materia normal - suma menos del 5% del Universo. Pensándolo bien, tal vez no debería llamarse materia "normal", ya que es una pequeñísima fracción del Universo.
Una explicación para la energía oscura es que es una propiedad del espacio. Albert Einstein fue el primero en darse cuenta que el espacio vacío no es nada. El espacio tiene asombrosas propiedades, muchas de las cuales apenas están empezando a comprender. La primera propiedad que Einstein descubrió es que es posible que más espacio llegara a existir. Entonces, una versión de teoría de la gravedad de Einstein, la versión que contiene la constante cosmológica, hace una segunda predicción: "el espacio vacío" puede poseer su propia energía. Debido a que esta energía es una propiedad del espacio mismo, no se diluiría mientras el espacio se expande. A medida que más espacio comienza a existir, más de esta “energía del espacio” aparecería.
Como resultado, esta forma de energía haría que el universo se expanda más y más rápido. Por desgracia, nadie entiende por qué la constante cosmológica siquiera debería estar allí, y mucho menos por qué tendría exactamente el valor correcto a causa de la aceleración observada del Universo.
Otra explicación de cómo el espacio adquiere energía proviene de la teoría cuántica de la materia. En esta teoría, el "espacio vacío" está realmente lleno de partículas temporales (“virtuales”) que se forman continuamente para luego desaparecer. Pero cuando los físicos trataron de calcular cuánta energía le daría al espacio vacío, la respuesta salió mal – muy mal. El número salió 10120 veces más grande. Eso es un 1 seguido de 120 ceros. Es difícil obtener una respuesta tan errada. Así que el misterio continúa.
Otra explicación para la energía oscura es que es un nuevo tipo de energía dinámica fluida o de campo, algo que llena todo el espacio pero algo cuyo efecto sobre la expansión del Universo es lo opuesto al de la materia y la energía normal. Algunos teóricos la han llamado “quintaesencia, en honor al quinto elemento de los filósofos griegos. Pero, si la quintaesencia es la respuesta, todavía no sabemos que es, con que interactúa, o por qué existe.Así que el misterio continúa.
La última posibilidad es que la teoría de Einstein de la gravedad no es la correcta. Eso no sólo afecta a la expansión del Universo, sino que también afecta la forma en que la materia normal se comportó en las galaxias y cúmulos de galaxias. Este hecho sería una manera de decidir si la solución al problema de la energía oscura es una nueva teoría de la gravedad o no: podríamos observar cómo las galaxias se reúnen en grupos. Pero si resulta que necesitamos una nueva teoría de la gravedad, ¿cómo sería? ¿Cómo podría describir correctamente el movimiento de los cuerpos del Sistema Solar, como la teoría de Einstein lo hace, y todavía darnos la predicción diferente que necesitamos? Hay teorías candidatas, pero ninguna es convincente. Así que el misterio continúa.
Lo que se necesita para decidir entre las opciones de energía oscura - una propiedad del espacio, un nuevo fluido dinámico, u otra teoría de la gravedad - son más y mejores datos.
¿Y qué hay de la materia oscura?
Si encajamos un modelo teórico sobre la composición del Universo a las observaciones cosmológicas realizadas, los científicos han descubierto que la composición del Universo es la descrita arriba: ~70% energía oscura, ~25% materia oscura, ~5% materia normal. ¿Qué es la materia oscura?
Estamos más seguros de lo que no es materia oscura que de lo que sí es.
• Primero, es oscura, lo que significa que no está en la forma de las estrellas y planetas que vemos. Las observaciones muestran que hay muy poca materia visible para compensar el 25% requerido.
• Segundo, no está en forma de nubes oscuras de materia normal, materia hecha partículas llamadas bariones. Esto lo sabemos porque podríamos detectar nubes bariónicas midiendo la radiación absorbida que pasa a través de ellas.
• Tercero, la materia oscura NO es antimateria, pues no vemos los rayos gama únicos que se producen cuando ésta se aniquila con materia normal.
• Finalmente, podemos descartar la existencia de garnbdes agujeros negros supermasivos basándonos en cuantos lentes gravitacionales vemos. Altas concentraciones de materia tuercen la luz que pasa cerca de ellas proveniente de objetos lejanos, pero no vemos suficientes de estos sucesos para compenzar el 25% de materia restante.
De cualquier manera, aún hay varias posibilidades de materia oscura que son viables, la materia bariónica aún podría componer toda la materia oscura si estuviera amontonada en estrellas enanas cafés, o en trozos pequeños y densos de elementos pesados. Estas posibilaldes son conocidad como Objetos Masivos Compactos de Halo (MACHO's por sus suglas en inglés). Pero la opinión más común es que la materia oscura no es bariónica en lo absoluto, sino que está compuesta de partículas más exóticas como axiones o Partículas Masivas de Interacción Débil (WIMP's por sus siglas en inglés)...
Pero esa, es otra historia...
Fuente: Science@NASA
Traducción: Tyrant
