¿Qué es Dark Matter (Materia oscura) & Dark Energy (Energía oscura)

“Vivimos en una sociedad exquisitamente dependiente de las ciencias y la tecnología, en la cual prácticamente nadie sabe nada acerca de la ciencia o la tecnología.” - Carl Sagan

Decidí que voy a publicar cierta cantidad de contenido científico al Blog, cosas que encuentre, noticias y al ser universitario, tal vez lo que esté viendo (aunque no prometo nada, estoy en primer año).


Edit: Resulta que lo que voy a explicar a continuación tiene como resumen este video de un canal muy interesante que recomiendo.

Por lo anterior, voy a intentar dislucidar de forma simple, que demonios es la materia y la energía oscura para la gente común al estilo divulgador científico(?).

Resulta curioso que la humanidad siempre haya pensado de sí misma ser especial, estar por sobre lo demás, las religiones lo demuestran (¿Por qué un sr onmitodo querría tratar con entes tan simples?), Darwin desafió el concepto de que los humanos eramos diferentes de los demás seres vivos, y actualmente se cuestiona el concepto de "Vida" y Muerte" ¿Somos tan diferentes de las cosas inertes, cuando de hecho, estamos hechos completamente de cosas inertes?

Lo mismo pasó cuando se probó que la Tierra no era el centro del universo, pronto también se descubrió que ni siquiera el sol lo era, y por supuesto tampoco nuestra galaxia, pues el universo no posee un centro, ahora resulta que ni siquiera la materia de la que estamos hechos es una parte significativa del mundo que nos rodea.

Como se ve en el gráfico, la materia ordinaria (incluyendo a la energía considerando que son estados menos "condensados",son basicamente lo mismo) es una muy pequeña parte, mientras que lo demás son cuestiones extrañas.

Materia Oscura

Fritz Zwicky, alejándose del competitivo campo de los agujeros negros decide medir las velocidades de las galaxias, más especificamente en su rotación, basado en lo que ocurre en el Sistema Solar se daba por sentado que la velocidad de traslación de un cuerpo disminuiría conforme se aleja del eje de rotación, sin embargo esto no pasaba, la velocidad era muy similar, lo más lógico era pensar que había una masa invisible que influía en esto, esto es la materia oscura, no produce, refleja o tiene cualquier tipo de interacción con la materia o energía ordinaria (basicamente es indetectable), sin embargo podemos ver sus efectos, no solo en la rotación, sino también en la evolución misma de las galaxias, pues de hecho sin la existencia de esta materia no sería posible la existencia de estructuras complejas.

Curva de velocidad conforme la distancia aumenta, A es lo esperado, B es lo que realmente ocurre.

La materia oscura fue detectada por primera vez en el 2006, gracias a los lentes gravitacionales. Un lente gravitacional es un zona del espacio en donde la gravedad es tan fuerte que la luz se curva como si fuese un lente mal hecho (dispersa la luz y deforma lo que hay detrás), se puede analizar la masa y distribución de esta gracias a la deformación que produce en la luz, sin embargo no había ni de cerca toda la masa necesaria para provocar estos efectos. La materia oscura está presente en todo el universo, nuestra galaxia incluida, y de hecho se cree la existencia de galaxias enteramente construidas de Materia Oscura.

Diagrama del funcionamiento de un lente gravitacional

Fotografía que muestra los efectos de los lentes gravitacionales en un cúmulo de galaxias.

Presencia de materia oscura en nuestra galaxia.

Energía Oscura

La energía oscura es incluso más extraña que la materia oscura si cabe. Edwin Hubble quería medir la expansión del universo, este pensaba que el universo lentamente dejaría de expandirse, sin embargo lo que encontró fue sumamente extraño, resulta que el universo no se está frenando en su expansión, de hecho estaba acelerando, esta expansión confirmada por varias fuentes independientes, por ejemplo podemos comprobarlo por el RedShift o corrimiento al rojo, supongo que conoces el efecto Doppler, cuando un objeto que produce una onda (sea sonora o electromagnética) las ondas se "apretujan" aumentando la frecuencia, en sonido se distingue más agudo, en luz se distingue el BlueShift (recordemos que una mayor frecuencia se acerca al azul, una menor al rojo), al contrario, cuando se aleja al ondas se separan, produciendo los efectos opuestos. Entoces cuando ocurre un RedShift cada vez más marcado en todas las direcciones, uno se percata de que el universo está acelerando en todas direcciones (aunque pareciese que se alejan de nosotros efecto producido porque el universo no posee centro, se vería que se alejan de nosotros independiente del lugar del universo en el que estemos).

Las franjas negras son lineas de absorción, basicamente son las "huellas digitales" de los elementos, pues cada elemento reacciona de forma diferente a la luz, gracias a este efecto se puede saber de que está hecho algo aunque esté a años luz de distancia. En la imagen se aprecia el RedShift y BlueShift.

Se sabe que la Energía Oscura es bastante homogénea en el universo, también, que no interactúa con las fuerzas fundamentales a parte de la Gravedad y como es de esperar es una fuerza repulsiva.

Hay varias formas de explicar la naturaleza de la Energía Oscura, por ejemplo, La Constante cosmológica, propuesta inicialmente por Albert Einstein. Dice que el espacio posee una energía intrínseca asociada, la cuestión es que significaría que cuando el universo se expande más energía es producida y por lo tanto más se expande (lo opuesto si se estuviera contrajendo, se contrae cada vez más rápido), y de hecho es una de las teorías del Fin del Universo, en un futuro tan lejano que es virtualmente inimaginable la energía oscura será tanta que no solo las galaxias se alejarán, sino que la gravedad será insuficiente para mantenerlas estables separando las estrellas, haciendo desaparecer las galaxias, luego su efecto es mayor y las estrellas e incluso a planetas les pasa lo mismo, al final incluso las partículas subatómicas se separarán dejando el universo como un montón de particulas individuales que jamás volverán a interactuar entre sí. Siendo la energía oscura una propiedad intrínseca del espacio más que una "cosa". Otra  posibilidad es que la energía oscura sea la energía producida por el nacimiento y muerte de partículas virtuales, pares de particulas que aparecen y desaparecen de forma casi instantánea usando la energía del espacio mismo.

De ambas poco se sabe y hay demasiadas preguntas sin respuesta respecto a como medir, o calcular de forma fiable sus efectos, sin embargo la ciencia está trabajando en ello.

Diagrama que muestra los efectos de la materia oscura en la expansión del universo.

Hasta aquí este resumen de lo que es la energía y la materia oscura, ambas extrañas y misteriosas pero sumamente interesantes de estudiar (o al menos conocer su existencia).

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