Otra pieza en el puzzle de la materia oscura

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La mayoría de los científicos están de acuerdo en que la mayor parte de la materia del universo es oscura. La materia oscura, que es indetectable mediante la observación directa, puede sólo inferirse gracias a sus efectos gravitatorios sobre la materia que vemos.

“En principio”, cuenta Signe Riemer-Sørensen, científico del Centro de Cosmología Oscura de la Universidad de Copenhague, a PhysOrg.com, “la materia oscura no puede observarse directamente. Sabemos que tiene que ser algún tipo de partículas que no hemos visto aún en la Tierra, y que puede existir sin ser detectada”.

La bruma azul y roja es la emisión de rayos-X por parte del gas. Los contornos verdes representan el potencial gravitatorio cartografiando la distribución de masa en el cúmulo de galaxias. Los autores observaron la “mancha” de materia a la derecha de la parte delantera del gas amarillento. Esta mancha originalmente provenía de la izquierda, y en los últimos 100 000 años se ha movido a través de la mancha mayor hacia la derecha, donde se separó el gas. Crédito: Datos del telescopio de rayos-X Chandra, cortesía de Signe Riemer-Sørensen.

Riemer-Sørensen es uno de los muchos científicos de todo el mundo interesados en el estudio de la materia oscura. Debido a que está tan extendida, los físicos están de acuerdo en que comprender cómo funciona la materia oscura es una cuestión fundamental que podría llevar a un mejor conocimiento del universo, y las leyes básicas de la física sobre las que trabaja. Riemer-Sørensen y su grupo, que también cuenta con científicos de la Universidad de Patras y la Universidad Aristóteles de Tesalónica en Grecia, y la Universidad de Oslo, están trabajando en una forma de determinar algunas características de la materia oscura.

“Tomamos una teoría específica sobre la materia oscura”, explica Riemer-Sørensen. “Observamos un tipo específico de partículas en decaimiento, y si representan la materia oscura, decaerán y se transformarán en fotones en rayos-X”. Las partículas en cuestión son los axiones, partículas elementales hipotéticas usadas en las teorías que describen las dimensiones “extra”. La idea, dice, es buscar un área del universo que tenga gran cantidad de materia oscura y entonces buscar emisiones de rayos-X débiles.

Riemer-Sørensen y sus compañeros buscaron en los cúmulos de galaxias en colisión. “Un buen lugar para hacer esto son los cúmulos de galaxias dado que son muy pesados y contienen aproximadamente un 85 por ciento de materia oscura. Las estrellas y galaxias son sólo aproximadamente un 5 por ciento, y un 10 por ciento de gas caliente, que también emite rayos-X”.

Apunta que las galaxias dentro de los cúmulos no colisionan en el sentido clásico. Más bien pasan unas a través de otras. “Lo único que colisiona son los gases del cúmulo galáctico”. Durante la colisión galáctica, los gases se desplazan debido a la fricción.

“Esto se compara con el potencial gravitatorio de la materia oscura”, continúa Riemer-Sørensen. “Dado que los dos cúmulos galácticos han colisionado, y el gas ha sido desplazado. En un cúmulo galáctico normal, las galaxias, el gas y la materia oscura están contenidos en la misma región. En el caso de la colisión existe una separación clara, y para encontrar las famosas emisiones de rayos-X de los axiones, observamos en regiones donde existe una gran masa, pero muy poco gas”.

Por tanto, ¿encontraron Riemer-Sørensen y sus colegas las débiles emisiones de rayos-X de la materia oscura? “No encontramos ninguna clara señal de emisiones de rayos-X de los axiones en estas regiones”, dijo. “Y esto nos dice algo sobre la materia oscura”. Si las partículas de materia oscura siguen las reacciones de decaimiento expuestas en la Teoría de Axiones como materia oscura, entonces la materia oscura tiene un tiempo de vida extremadamente largo. “Si la materia oscura decae”, insiste Riemer-Sørensen, “entonces el tiempo de vida de los axiones es al menos de 3 mil billones de años, que es veinte veces más del tiempo de vida de nuestro universo”.

“Esto es un trozo de información que nos cuenta algo sobre cómo debe comportarse la materia oscura”, continúa Riemer-Sørensen. “Por tanto, por razones técnicas los rayos-X pueden actualmente eliminarse como forma de detectarla”.

Sin embargo, no ha tratado de detectar la materia oscura directamente. “Ahora estamos trabajando en los rayos gamma para ver si existe allí una firma”.

La materia oscura ha confundido a los científicos durante tres décadas, pero han logrado encajarse pocas piezas de este puzzle.


Autor: Miranda Marquit
Fecha Original: 5 de octubre de 2007
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