[CT}– Descubren pruebas de la descomposición de la materia oscura del Universo

28/12/2016

En los años treinta el astrónomo Fritz Zwicky descubrió unas peculiaridades en un cúmulo de galaxias situado en la constelación Coma Berenices.

Aquellas galaxias se movían como si estuvieran bajo los efectos de una fuente de Gravedad invisible y desconocida. Después, se propuso que esa fuente de Gravedad era una masa oculta, la llamada materia oscura.

Los cálculos posteriores fueron realmente sorprendentes: concluyeron que, en realidad, la materia ordinaria (la que podemos ver y tocar) era apenas el 4,9 % de la masa y energía del Universo. El 26,8 % restante era materia oscura, y una cifra tan alta como el 68,3% se correspondía a la misteriosa energía oscura, ese fenómeno que trata de explicar la expansión acelerada del Universo. Por si fuera poco, en realidad tan sólo podemos ver con los telescopios el 10% de ese 4,9 que constituye la materia ordinaria.

Desde el descubrimiento de Zwicky ha llovido mucho, pero esencialmente la naturaleza de la materia oscura sigue siendo un enigma que alimenta múltiples publicaciones científicas sobre el tema. Recientemente, un estudio publicado en la revista Physical Review D. ha propuesto que la materia oscura presente hoy en día es la superviviente de un largo proceso de decadencia: apenas miles de años después del Big Bang la proporción de materia oscura era un 5% mayor a la que hay en el Universo actual.

«La discrepancia entre los parámetros cosmológicos (aquellos números que resumen la naturaleza del cosmos) del Universo moderno y los del Universo posterior al Big Bang pueden ser explicados por el hecho de que la proporción de materia oscura disminuyó», ha explicado en un comunicado Igor Tkachev, coautor del estudio e investigador en el departamento de Física Experimental del Instituto de Investigación Nuclear (INR) de Rusia. «Ahora hemos podido, por primera vez, calcular cuánta materia oscura pudo haber desaparecido», ha añadido el físico.

Esta discrepancia de los parámetros cosmológicos no es un problema menor. Gracias a las medidas del telescopio espacial Planck, que hace años pudo medir las fluctuaciones de temperatura de la radiación de fondo de microondas (el sutil eco de radiación que se supone que quedó después del Big Bang), los investigadores pudieron obtener parámetros cosmológicos de un Universo muy joven, 300.000 años después del Big Bang (para observar momentos aún más recientes, una opción podría ser buscar las ondas gravitacionales que se generaron entonces).

La postal del Universo primitivo

Gracias a esto, los científicos pudieron estimar a qué velocidad se expandían las galaxias entonces y cómo estaban distribuidas. El problema es que, al comparar estos datos con el Universo actual, hay diferencias muy significativas. «Esta variación es significativamente mayor a los márgenes de error. Así que, o estamos lidiando con algún tipo de error, o la composición del Universo antiguo es considerablemente distinta a la del Universo moderno», ha explicado Tkachev.

Telescopio espacial Planck, lanzado en 2009. Está midiendo la radiación de fondo de microondas con gran precisión, y pretende analizar la evolución del Universo y de los parámetros cosmológicos- ESA/AOES Medialab

La discrepancia más importante de ellas es la que afecta a la constante de Hubble, el número que mide la tasa de expansión del Universo, y que está relacionada, según algunos modelos, con la energía oscura.

Pero una forma de explicar estas diferencias pasa también por la materia oscura. De acuerdo con la hipótesis de la materia oscura en descomposición (DDM), al principio del Universo había más materia oscura que en momento presente.

«Imaginemos que la materia oscura está hecha de varios componentes (en realidad, esto es una mera hipótesis). Y que uno de estos componentes consiste en partículas inestables de larga duración», ha dicho en el comunicado Dmitry Gorbunov, investigador en el INR. «En la era de la formación del hidrógeno (durante la juventud del Universo, el primer elemento químico que apareció fue este), cientos de miles de años después del Big Bang, aún estaban presentes, pero, hoy en día, miles de millones de años después, han desaparecido, probablemente porque se han degradado a neutrinos o a partículas relativistas hipotéticas».

Esta idea permitiría explicar por qué durante la era de formación del hidrógeno había una cantidad distinta de materia oscura a la que hay ahora, según Gorbunov.

Después de comparar los datos obtenidos por el telescopio espacial Planck, y de cruzarlos con el modelo DDM y otro modelo alternativo, estos científicos rusos concluyeron que la hipótesis de la descomposición de la materia oscura era más plausible.

Un 5% menos de materia oscura

Con todo, y contando con que el efecto de lente gravitacional provocado por la propia materia oscura (esto ocurre cuando grandes masas deforman el espacio-tiempo y desvían la luz, causando una desviación aparente de la posición de galaxias), los científicos obtuvieron una estimación de cuán importante fue esta descomposición de la materia oscura.

Entre ese Universo de miles de años de antigüedad y el actual, con miles de millones de años de edad, la diferencia es que hay un 5% menos de materia oscura en el de hoy.

«En el Universo actual hay un 5% por ciento menos de materia oscura, en comparación con la era de la recombinación (durante la que apareció el hidrógeno)», ha resumido Igor Tkachev. «Aún no podemos decir cuán rápido decae esa hipotética parte inestable de la materia oscura; de hecho, podría estar desintegrándose aun hoy, cosa que complicaría aún más nuestro modelo».

Como siempre ocurre con la Ciencia, con las nuevas respuestas que proponen los científicos aparecen más dudas, que se suman a las que ya existían. ¿De qué está hecha la materia oscura? ¿Existe en realidad? ¿Cómo influye en la evolución del Universo?

Por el momento, la hipótesis más aceptada es que la materia oscura está compuesta de partículas, las WIMPs, que sólo interaccionan con la Gravedad y la interacción nuclear débil. Al margen de esta hipotética materia oscura, algunos astrónomos proponen modificar las leyes de la Relatividad General para explicar lo que se observa sin tener que suponer que hay una materia invisible.

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