jueves, 22 de mayo de 2008

Materia oscura y materia no tan oscura

Recientemente ha aparecido una noticia acerca de un tipo de materia no luminosa que, se dice , echaban en falta los astrónomos. La noticia se puede consultar aquí.

Básicamente nos viene a decir que han encontrado trazas de átomos de hidrógeno y oxígeno ionizados que emiten radiación en la zona ultravioleta del espectro. Es por esto que las cámaras de rayos X o infrarrojos, que son las zonas del espectro más utilizadas para investigar el cosmos, no son capaces de detectar este tipo de radiación, con una longitud de onda demasiado larga para las primeras o demasiado cortas para las segundas.

Un punto interesante de esta noticia, y que no se menciona, es que oxígeno e hidrógeno es lo que se combina para formar agua. Si bien el gas encontrado en la zona ultravioleta del espectro nos dice que al encontrarse ionizados estos gases, los núcleos no disponen de electrones con los que enlazarse y formar agua (aunque el oxígeno no forme un plasma (gas completamente ionizado, es decir, sin electrones en sus cortezas), el hidrógeno solo dispone de un electrón, y al perderlo (al ionizarse) pierde su capacidad de combinarse con cualquier otro elemento); es muy posible que exista agua en estado sólido como materia no luminosa en el espacio profundo, ésta materia se calentaría por los motivos indicados en la noticia (y que pasaré a comentar a continuación) y se formaría el gas ionizado que ha observado el Hubble. Lo que nos incita a pensar que el agua (aunque sea en forma de hielo) sea uno de los compuestos más comunes del universo.

Bien, lo que más me intriga de esta noticia es cómo influye, según el artículo, la materia oscura para hacer que los gases que inundan el medio interestelar se caliente y emita radiación ultravioleta. El artículo dice concretamente. "El hallazgo sirve para explicar por qué la distribución de galaxias a gran escala no es uniforme, sino en forma de láminas y filamentos. Y permite aventurar también algunas conclusiones sobre la materia "extraña": es su gravedad la que está enviando ondas de choque a través del gas, y calentándolo hasta hacerlo invisible".

El hecho de que la materia esté distribuida en el universo a gran escala es algo ya conocido (aunque no bien comprendido) y uno se puede hacer una ligera idea con la siguiente imagen:

El artículo da a entender que el culpable de la formación de estas estructuras es la materia oscura, su influencia sobre el espaciotiempo hace que se creen ondas gravitatorias (que encojen y estiran el espacio como si fuera una lámina de goma) las cuales hacen que el gas del medio interestelar se caliente.

Comprender esto un poco mejor pasa primero por saber qué demonios es la materia oscura:
Por influencia de la gravedad, nubes de moléculas y átomos se comprimen sin remedio hasta que la temperatura de la nube equilibra la presión por la gravedad, en este momento la temperatura hace que la nube emita radiación en el espectro visible y se forma una estrella. La materia luminosa está formada pues, por nubes de moléculas con una temperatura lo suficientemente alta como para emitir luz en el espectro visible. Para fragmentos mas pequeños de materia (como planetas o asteroides) la gravedad no es lo suficientemente intensa como para comprimir la materia hasta que se calienta para emitir luz, de forma que estos objetos, por sí solos no brillan. Un planeta sería un componente de la materia oscura (pertenecer a la materia oscura no debe tener connotaciones negativas o malvadas), pero también las estrellas enanas marrones (estrellas que no son lo suficientemente masivas como para que su gravedad dispare el proceso de alimentación por fusión nuclear) o los agujeros negros pueden formar parte de este colectivo oscuro.
Habida cuenta de que la materia oscura debe ser superior en cantidad a la materia luminosa examinemos el siguiente gráfico de la distribución de la materia/energía del universo:



Vemos que el 73% de la materia/energía del universo pertenece a una "cosa" que se denomina energía oscura y que, suponemos, es la responsable de la expansión del universo (lo que Einstein creyó conocer como la constante cosmológica) y que sería motivo de otro post distinto en este blog.
Lo que nos ocupa es el 23% de materia oscura que aparece en el gráfico, la cual debe estar compuesta por rocas, asteroides, planetas gas interestelar (aunque en el gráfico lo señala aparte yo lo incluiría dentro de la materia oscura, porque si no es por influencia externa, por sí sola no brilla), estrellas enenas marrones, estrellas enenas negras (son estrellas enenas blancas que agotan su combustible nuclear y que se mantienen en equilibrio con la gravedad por la repulsión electrónica de la materia superdensa), agujeros negros (estrellas tan masivas que no hay ninguna fuerza capaz de parar el colapso gravitatorio) y algunas otras partículas extrañas según algunos teóricos (neutrinos, etc). Este tipo de materia solo se distingue de la luminosa en que no emite luz, pero frente a la fuerza de la gravedad se comporta de la misma forma que la materia luminosa. Es por esto por lo que no entiendo cómo puede la materia oscura formar una onda gravitatoria de choque que sea capaz de calentar el gas interestelar; de un par de estrellas de neutrones en coalescencia lo entendería, pero de una distribución regular de materia no luminosa no.
Que alguien me lo explique.

Saludos.

1 comentario:

joaquín mellado dijo...

Cuidado que voy!. A mí me llama la atención que en ese lugar se haya encontrado el gas ionizado emitiendo en ultravioleta, y no en otros. Si la materia oscura genera ondas gravitatorias a diestro y siniestro, en todas direcciones, debe haber un fenómeno local aún impercetible que provoque la ionización de ambos gases. No me preguntes cómo, pero se me ocurre que pueda existir algún tipo de lente gravitatoria que no sólo desvíe la trayectoria de un tipo de radiación sino que amplifique la onda gravitatoria de algún modo, de manera que la incidencia sobre el gas provoque la ionización. Si la materia no está distribuida uniformemente en el universo, también es lógico pensar que unas regiones del universo estarán sometidas a una mayor radiación que otras (ya sea gravitatoria, luminosa, electromagnética o lo que sea). Por lo tanto estaría bien que se descubrieran otras regiones donde aparezcan gases ionizados sin una razón aparente. Hace falta observar más. Quien sabe, es posible que exista algún tipo de correlación entre la distribución de nubes de gases emitiendo en UV y la distribución de la materia oscura, o de la materia sin más.