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KENN BROWN, MONDOLITHIC STUDIOS
En síntesis
Muchos físicos creen que la materia oscura se compone de algún tipo de partícula elemental aún por descubrir. Sin embargo, tras décadas de búsqueda, dichas partículas siguen sin aparecer.
Otra posibilidad reside en que la materia oscura se componga de agujeros negros. Esa hipótesis perdió fuelle hace una década, cuando se vio desfavorecida por varias observaciones astronómicas. No obstante, tales resultados solo invalidaban agujeros negros con masas de hasta diez masas solares.
En los últimos dos años, el Observatorio de Ondas Gravitacionales por Interferometría Láser (LIGO) ha detectado fusiones de agujeros negros de hasta 30 masas solares. Nadie sabe cómo pudieron formarse esos objetos tan masivos.
Un modelo reciente en cosmología inflacionaria predice que grandes cantidades de agujeros negros de gran masa debieron crearse poco después de la gran explosión. Sus propiedades podrían explicar tanto la materia oscura como otros enigmas cósmicos aún sin resolver.
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Universo oscuro
Abr/Jun 2016 Nº 84¿De qué está hecho el 95 por ciento del cosmos?Hace años que los físicos saben que todos los átomos y toda la luz que existen en el universo apenas dan cuenta del 5 por ciento de su contenido total de materia y energía. El 95 por ciento restante se compone de dos misteriosos agentes que, a falta de un nombre mejor, han dado en llamarse «materia oscura» y «energía oscura». Dominan el cosmos, pero ¿cuál es su naturaleza? En este número podrás encontrar una panorámica clara y rigurosa del estado actual de dos líneas de investigación que, casi como ninguna otra, evidencian lo mucho que aún nos queda por aprender sobre el universo y las leyes fundamentales que lo rigen.
Más informaciónAquella fue la primera detección directa de ondas gravitacionales, lo que confirmaba uno de los fenómenos predichos por la teoría de la relatividad general de Einstein, formulada hace un siglo. Sin embargo, los datos revelaron que cada uno de los agujeros negros que colisionaron era unas 30 veces más masivo que el Sol: entre dos y tres veces más de lo que cabría esperar de los agujeros negros ordinarios, nacidos en las explosiones de supernova de estrellas masivas. Hablamos de objetos tan grandes que resulta difícil explicar cómo pudieron formarse a partir de estrellas. Y aunque se hubiesen gestado de manera independiente a partir de estrellas muy masivas, luego habrían tenido que encontrarse y fusionarse. Sin embargo, la probabilidad de que algo así ocurra en un tiempo igual a la edad actual del universo resulta extremadamente baja. Por tanto, parece razonable sospechar que quizá se creasen en un proceso más exótico, en el que tal vez las estrellas no desempeñaron ningún papel. Más allá de haber detectado ondas gravitacionales, LIGO podría haber descubierto algo mucho más extraordinario: agujeros negros anteriores a la formación de las propias estrellas.
Aunque nunca hayamos visto hasta ahora tales agujeros negros, denominados «primordiales», algunos modelos teóricos indican que una enorme cantidad de ellos pudo haberse formado a partir del plasma denso y caliente que llenaba el cosmos menos de un segundo después de la gran explosión. Esta población hasta ahora oculta de agujeros negros podría explicar varios misterios de la cosmología moderna. En particular, tales objetos podrían dar cuenta de una parte o incluso de la totalidad de la materia oscura, la masa invisible que sabemos que compone el 85 por ciento de toda la materia del universo y que actúa como «pegamento gravitatorio» que mantiene unidas las galaxias y los cúmulos de galaxias. En los próximos años, las observaciones de LIGO y de otros instrumentos permitirán poner a prueba estas ideas, lo que podría conducir a una nueva revolución en nuestra comprensión del cosmos.
¿Agujeros negros o partículas?
En principio, los agujeros negros parecerían candidatos ideales para dar cuenta de la materia oscura, ya que no emiten luz. De hecho, junto con planetas y enanas marrones, fueron propuestos hace tiempo como posible solución al problema. Según esta idea, los centros de las galaxias y los halos esféricos que las rodean albergarían grandes cantidades de MACHO, acrónimo inglés de «objetos compactos masivos del halo». Estos astros generarían la atracción gravitatoria que hace falta para explicar el extraño movimiento de las estrellas y el gas en la periferia de las galaxias. En general, las galaxias rotan más rápido de lo que deberían si su única masa fuese la que podemos ver. La materia oscura proporciona esa atracción adicional que evita que las galaxias en rotación acaben arrojando sus estrellas fuera de sí.
Sin embargo, si los MACHO constituyen la mayor parte de la materia oscura del universo, deberían también dar cuenta de otras observaciones. Sabemos que la materia oscura da forma a las mayores estructuras del universo, ya que determina el origen y el crecimiento de las galaxias, los cúmulos y los supercúmulos. Estas estructuras se agregan a partir de las acumulaciones de gas que hay en el interior de los halos de materia oscura. Los cosmólogos han cartografiado con precisión la distribución espacial de dichas acumulaciones y la han correlacionado con las fluctuaciones de temperatura del fondo cósmico de microondas, la radiación fósil de la gran explosión. Además, la masa asociada a las grandes «nubes» de materia oscura de las galaxias y los cúmulos curva el espacio y distorsiona la luz de objetos lejanos, un fenómeno conocido como lente gravitatoria.
