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¿De qué está hecho el universo?

¿De qué está hecho el universo?

La materia del universo ayer y hoy

HowStuffWorks.com

Imagina que quieres determinar la masa de una casa y su contenido. Toma la casa y colócala en una escalera gigante. Suponga, por el bien del argumento, que mide la masa en 100,000 libras (45,359 kg). Ahora imagina que quieres ver qué aporta cada elemento de la casa a la masa total. Elimina un elemento a la vez y lo coloca en la báscula. Incluso sacas todo el aire para medir su masa. Ahora, digamos que la masa de los objetos individuales, incluido el piso, las paredes y el techo de la casa, alcanza las 5,000 libras (2,268 kg). ¿Qué te parece? ¿Cómo explicaría la diferencia entre las masas? ¿Concluirías que debe haber algún material invisible en la casa que pesa sobre la estructura?

Durante los últimos 40 años, este es exactamente el dilema al que se enfrentan los astrónomos cuando intentan determinar los componentes básicos del universo. Antes de eso, pensaban que el universo contenía materia normal, que puedes ver. Viaja por el cosmos y te parecerá obvio. Hay miles de millones de galaxias, cada una llena de miles de millones de estrellas. Alrededor de algunas de estas estrellas, los planetas y sus lunas forman órbitas elípticas. Y entre estos grandes cuerpos esféricos hay objetos de formas extrañas, que van desde enormes asteroides y meteoroides del tamaño de rocas hasta partículas diminutas del tamaño de un grano de polvo. Los astrónomos clasifican todo esto como materia bariónica, y ellos (y nosotros) conocemos su unidad básica como átomo, que a su vez se compone de partículas subatómicas aún más pequeñas, como protones, neutrones y electrones. (Para simplificar, dejamos de lado los leptones y los quarks).

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A principios de la década de 1970, los astrónomos comenzaron a recopilar pruebas que les hicieron sospechar que había más en el universo de lo que parece. Una de las pistas más importantes se produjo cuando los científicos intentaron determinar las masas de las galaxias. Lo hicieron midiendo la aceleración de las nubes que orbitan los bordes exteriores de una galaxia, lo que les permitió calcular la masa necesaria para causar esta aceleración. Lo que encontraron fue sorprendente: la masa detrás de la aceleración orbital de las nubes en una galaxia era cinco veces la masa de los objetos que se podían ver, estrellas y gas, esparcidos por toda la galaxia. Llegaron a la conclusión de que debe haber algún material invisible alrededor de una galaxia y mantenerlo unido. Llamaron a esto materia oscura, tomando prestado un término utilizado por primera vez por el astrónomo suizo Fritz Zwicky en la década de 1930.

Veinte años después, los científicos notaron esto supernovas tipo Ia – las estrellas moribundas, todas con el mismo brillo intrínseco – estaban más distantes de nuestra galaxia de lo que deberían haber estado. Para explicar esta observación, sugirieron que la expansión del universo se está acelerando o acelerándose. Esto era confuso, ya que la gravedad inherente a la materia oscura debe ser lo suficientemente fuerte como para evitar tal expansión. ¿Otro material, algo con efecto antigravedad, hizo que el universo se expandiera rápidamente? Los astrónomos creyeron y llamaron a este material energía oscura.

Durante una década, cosmólogos y físicos teóricos han estado debatiendo la existencia de materia oscura y energía oscura. Luego, en junio de 2001, la NASA lanzó el Sonda de anisotropía de microondas Wilkinson, o WMAP. Los instrumentos de la aeronave capturaron la imagen más detallada jamás vista del fondo cósmico de microondas: la radiación persistente dejada por el Big Bang. Esto permitió a los astrónomos medir, con gran precisión, la densidad y composición del universo. Esto es lo que determinó WMAP: la historia de Baryon representa solo el 4.6% del universo. La materia oscura representa solo el 23%. Y la energía oscura constituye el resto: un impresionante 72 por ciento [source: NASA/WMAP]!

Por supuesto, medir las proporciones relativas de los componentes básicos del universo es solo el comienzo. Los científicos ahora esperan identificar posibles candidatos para la materia oscura. Ven a las enanas marrones como candidatas plausibles. Estos objetos en forma de estrella no son luminosos, pero su intensa gravedad, al llegar a los objetos cercanos, proporciona pistas sobre su existencia y ubicación. Los agujeros negros supermasivos también pueden explicar la materia oscura en el universo. Los astrónomos creen que estos abismos cósmicos pueden estar muy lejos quásar y puede ser mucho más abundante de lo que imaginaba. Finalmente, la materia oscura puede consistir en un tipo de partícula aún no descrita. Estos pequeños trozos de materia pueden existir en algún lugar de las profundidades de un átomo y ser identificados en uno de los súper arbustos del mundo, como el Gran Colisionador de Hadrones.

Resolver este misterio sigue siendo una de las principales prioridades de la ciencia. Hasta que llegue esta solución, tenemos que vivir con la humillante idea de que la casa que hemos intentado pesar durante años es más pesada de lo que esperábamos y, lo que es más preocupante, más allá de nuestra comprensión.

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