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La materia oscura es materia que no puede ser detectada por la radiación emitida (no es "visible" en ninguna parte del espectro con los medios técnicos actuales) pero que puede ser inferida a partir de los efectos gravitacionales que causa en materia visible tal como estrellas o galaxias.

Las estimaciones de la cantidad de materia presente en el universo, basadas en los efectos gravitacionales, sugieren consistentemente que hay mucha más materia de la que es posible observar directamente. Además, la existencia de materia oscura, resolvería varias inconsistencias en la teoría del Big Bang. Se cree, que la mayoría de la masa del universo existe en esta forma. Determinar cual es la naturaleza de la materia oscura es el llamado «problema de la materia oscura» o «problema de la masa desaparecida», uno de los dilemas más importantes de la cosmología moderna.

La cuestión de la existencia de la materia oscura puede parecer irrelevante para nuestra existencia en la tierra, pero, el hecho de que exista o no la materia oscura, afecta el destino final del universo. Sabemos por el corrimiento al rojo que presenta la luz de los distantes cuerpos celestes que el universo está actalmente en expansión. Si no hubiera materia oscura, esta expansión continuaría para siempre. Si la actual hipótesis de la materia oscura es correcta, y dependiendo de la cantidad de materia oscura que haya, la expansión del universo podría ralentizarse, detenerse o, incluso, invertirse (lo que produciría el fenómeno conocido como Big_Crunch). La importancia de la materia oscura para el destino final del universo, sin embargo, se ha relativizado en los últimos años, ya que la existencia de una constante cosmológica, o energía oscura, parece tener aún mayor importancia. Según las mediciones realizadas en el 2003 por el satelite WMAP la expansión del universo se está acelerando, y se seguirá acelerando debido a la existencia de la energia oscura.

[escribe] Evidencia de existencia

Gran parte de la evidencia de la existencia de la materia oscura viene del estudio de los grupos galácticos. Muchos de estos parecen estar aproximadamente estáticos y uniformes. Por el teorema virial, la energía cinética total debería ser la mitad de la gravitatoria ejercida entre si por las galaxias. En cambio, de forma experimental, se ha visto que es mucho mayor (alrededor de un orden de magnitud). Asumir que la materia visible es sólo una pequeña parte de toda la materia que forma el grupo galáctico es la manera más sencilla de resolver el problema planteado por estas observaciones.

Mediante la teoría gravitacional y nuevos análisis informáticos, los astrónomos han sido capaces de determinar dónde está situada la materia oscura. Parece estar agrupada de la misma forma que las galaxias, que estarían compuestas, en parte, de materia oscura. Por ejemplo, la forma de la rotar y la misma existencia del disco de nuestra galaxia indica la presencia de un extendido halo de materia oscura.

Saber donde está situada la materia oscura también revela cuánta existe. Se calcula que sería alrededor de siete veces la cantidad de materia ordinaria (esto es sólo un cuarto de lo necesario para ralentizar la expansión del universo a la mitad).

Puesto que no puede ser detectada por medios ópticos, la composición de la materia oscura pertenece al terreno de la especulación. Objetos de masa enorme, como agujeros negros del tamaño de galaxias pueden ser descartado en función de los datos observados. Se contempla dos posibilidades:

1. Que sean objetos de materia bariónica ("materia normal" compuesta por bariones: protones, neutrones o electrones) que incluiría enanas marrones o, quizas, pequeños y densos pedazos formados por elementos pesados; tales objetos son conocidos como MACHOs, del inglés massive compact halo objects, o, en castellano OHCM (Objetos con Halo Compactos y Masivos).

La posible cantidad de materia bariónica, en cualquier caso, está restringida por la nucleosíntesis del Big Bang.

1. Que esté formadas por otras particulas tales como neutrinos^[1], o los hipotéticos axiones o los WIMPs, sigla en inglés de weakly interacting massive particles, que serían una hasta ahora desconocidas partículas subatómicas no-bariónicas.

[escribe] Descubrimiento de la materia oscura

La hipótesis de la existencia de la materia oscura fue planteada por primera vez por el astrofísico suizo Fritz Zwicky. En 1933 Zwicky estimó la masa de galaxias en cúmulos (basándose en el número de estrellas y su brillo) y midió las velocidades a las cuales las galaxias se movían. La masa calculada considerando las velocidades de las galaxias era muy superior a la estimada considerando sólo las estrellas. Esto es lo que se conoce como el «problema de la masa perdida». Basándose en estas conclusiones, Zwicky propuso que debía existir en la galaxia alguna otra forma de materia que no había sido detectada, la cual proveería suficiente masa y gravedad para mantener la galaxia unida.

A partir de ese momento comenzó la búsqueda por la fuente de esa atracción gravitatoria. En el momento presente, la densidad del universo (excluyendo la materia oscura) está estimada en alrededor de un átomo de hidrógeno por metro cúbico de espacio vacío. Esto no es densidad suficiente para que el universo se colapse sobre si mismo. Se cree que la materia oscura forma el 90-95 por ciento de toda la materia en el universo. Esto significa que solo el 5-10 por ciento de toda la materia es observable.

[escribe] Explicaciones alternativas

Una explicación alternativa a las incognitas planteadas por la materia oscura es suponer que, a grandes distancias, las fuerzas gravitacionales son más fuertes de lo que nos indicarían la mecánica newtoniana. Por ejemplo, esto podría ocurrir se asume un valor negativo a la constante cosmológica (el valor de la cual se cree positivo en función de recientes observaciones) o si se asume la teoría de la dinámica newtoniana modificada. Otra aproximación, propuesta por Arrigo Finzi (1963) y de nuevo por Robert Sanders (1984), es reemplazar el potencial gravitacional por la expresión:

donde B y ρ son parámetros ajustables. En cualquier caso, tales aproximaciones tienen dificultades explicando la diferencia en el comportamiento de las distintas galaxias y clústeres, en cambio, tales discordancias puedes ser fácilmente comprendidas asumiendo diferentes cantidades de materia oscura.

Las observaciones sobre la rotación de las galaxias, indican que alrededor del 90% de la masa de una galaxia no es visible y solo puede ser detectada por sus efectos gravitacionales. Se ha postulado la existencia de varios tipos de materia oscura:

• Materia oscura bariónica
• Materia oscura fría
• Materia oscura caliente

La materia oscura caliente consistiría de partículas que viajan a velocidad relativística. El candidato más probable para la materia oscura caliente es el neutrino. Los neutrinos tienen un masa negligible, no tienen carga eléctrica y por lo tanto prácticamente no interaccionan con la materia, lo cual, los convierte en increíblemente difícil de detectar. Estas mismas características, es tambien lo que los convierte en buenos candidatos para ser la materia oscura caliente.

La materia oscura caliente, sin embargo, no puede explicar como se formaron las galaxias individuales a partir del Big Bang. El fondo de radiación de microondas, tal como ha sido medido por el satélite COBE es uniforme y no puede explicarse como las partículas de movimiento rápido se agregarían desde este estado inicial. Para explicar la estructura del universo, se hace necesaria la materia oscura fría. La materia oscura caliente es, en la actualidad, discutida como una parte de la teoría mixta de la materia oscura.

[escribe] Referencias

Notas