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Artículo publicado el 23 de noviembre de 2015 en NASA JPL

El Sistema Solar podría ser mucho más peludo de los que pensábamos.

Un nuevo estudio que se publica esta semana en la revista Astrophysical Journal, realizado por Gary Prézeau del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA en Pasadena, California, propone la existencia de largos filamentos de materia oscura, o “pelos”.

La materia oscura es una invisible y misteriosa sustancia que forma, aproximadamente, el 27 por ciento de la materia y energía del universo. La materia común, que forma todo lo que podemos ver a nuestro alrededor, es apenas el 5 por ciento del universo. El resto es energía oscura, un extraño fenómeno asociado con la expansión acelerada de nuestro universo.

Pelos de materria oscura rodeando la Tierra

Pelos de materia oscura rodeando la Tierra Crédito: NASA/JPL-Caltech

Ni la materia oscura ni la energía oscura se han detectado directamente, aunque muchos experimentos tratan de desvelar los misterios de la materia oscura, desde las profundidades del subsuelo, o desde el espacio.

Basándose en muchas observaciones de la acción de su tirón gravitatorio, los científicos tienen la seguridad de que existe la materia oscura, y han medido cuánta hay en el universo con una precisión superior al 1 por ciento. La teoría principal sostiene que la materia oscura es “fría”, lo que significa que no se mueve mucho, y es “oscura” en tanto en cuanto no produce luz ni interactúa con ella.

Las galaxias, que contienen estrellas compuestas por materia común, se forman gracias a las fluctuaciones en la densidad de la materia oscura. La gravedad actúa como el pegamento que mantiene unidas a la materia común y la materia oscura para formar galaxias.

De acuerdo con los cálculos realizados en la década de 1990, y las simulaciones realizadas en la pasada década, la materia oscura forma “flujos de grano fino” de partículas que se mueven a la misma velocidad y que orbitan a galaxias como la nuestra.

“Un flujo puede ser mucho más grande que el propio Sistema Solar, y existen muchos flujos distintos cruzando nuestro vecindario galáctico”, comenta Prézeau.

Prézeau compara la formación de los flujos de grano fino de materia oscura con mezclar helado de chocolate y vainilla. Si agitas una cucharada de cada uno tendrás un patrón de mezcla, pero sigues pudiendo ver los colores individuales.

“Cuando la gravedad interactúa con el gas de materia oscura fría durante la formación de la galaxia, todas las partículas dentro del flujo continúan viajando a la misma velocidad”, explica Prézeau.

Pero, ¿qué sucede cuando uno de esos flujos se aproxima a un planeta como la Tierra? Prézeau usó simulaciones por computador para calcularlo.

Su análisis encontró que, cuando un flujo de materia oscura pasa por un planeta, las partículas se agrupan en un filamento ultradenso, o “pelo”, de materia oscura. De hecho, debería haber muchos de tales pelos brotando desde la Tierra.

Un flujo de materia común no podría pasar a través de la Tierra y salir por el otro lado. Pero desde el punto de vista de la materia oscura, la Tierra no es un obstáculo. De acuerdo con las simulaciones de Prézeau, la gravedad de la Tierra enfocaría y curvaría el flujo de partículas de materia oscura en un estrecho y denso pelo.

Los pelos que surgen de los planetas tienen tanto “raíces”, las concentraciones más densas de partículas de materia oscura en el pelo, como “puntas”, donde acaba el pelo. Cuando las partículas de un flujo de materia oscura pasan a través del núcleo de la Tierra, se concentran en la “raíz” de un pelo”, donde la densidad de partículas es mil millones de veces superior a la media. La raíz del pelo debería estar a 1 millón de kilómetros de la superficie, o más del doble de la distancia a la Luna. Las partículas del flujo que arañan la superficie de la Tierra formarán la punta del pelo, a una distancia del de Tierra el doble que la de la raíz.

“Si pudiésemos fijar la posición de la raíz de estos pelos, potencialmente podríamos enviar una sonda allí y lograr una gran cantidad de datos sobre la materia oscura”, señala Prézeau.

Un flujo que pase a través del núcleo de Júpiter produciría unas raíces aún más densas: casi un billón de veces más densas que el flujo original, de acuerdo con la simulaciones de Prézeau.

“La materia oscura ha esquivado todos los intentos de detección directa durante los últimos 30 años. La raíces de estos pelos de materia oscura sería un lugar atractivo donde buscar, dado lo densos que se piensa que son”, comenta Charles Lawrence, científico jefe del Consejo de Astronomía, Física y Tecnología del JPL.

Otro hallazgo fascinante obtenido a partir de estas simulaciones por ordenador es que el cambio en la densidad dentro del planeta – del núcleo interno, núcleo externo, manto y corteza – se verían reflejados en los pelos. Los pelos tendrían “curvas” en ellos que corresponden a la transición entre las distintas capas de la Tierra.

Teóricamente, si fuese posible obtener esta información, los científicos podría usar los pelos de materia oscura para cartografiar las capas de cualquier cuerpo planetario, e incluso deducir la profundidad de los océanos en las lunas heladas.

Se necesitan más estudios para apoyar estos hallazgos y desvelar los misterios de la naturaleza de la materia oscura.

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