NeoFronteras

Posible autointeracción de materia oscura

Área: Espacio — domingo, 19 de abril de 2015

El análisis de un choque de galaxias lento revela que quizás la materia oscura interaccione consigo misma.

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Se supone que la materia oscura no interacciona con la materia ordinaria ni con ella misma salvo gravitacionalmente.
Se tiene la esperanza de que las partículas de materia oscura interaccionen con la materia ordinaria a través de la fuerza nuclear débil de vez en cuando. Pero los experimentos encaminados a observar esto todavía no han logrado demostrar eventos claros sobre este asunto. Por otro lado, todas las observaciones astronómicas indicaban hasta el momento que efectivamente la materia oscura no interaccionaba consigo misma.
Ahora un nuevo resultado apunta a las primera pruebas de que la materia oscura interaccionan consigo misma, aunque muy débilmente.
El nuevo resultado está basado en observaciones realizadas por el VLT y MUSE del ESO y por telescopio espacial Hubble de las cuatro galaxias centrales del cúmulo galáctico Abel 3827.
Estas observaciones han permitido inferir qué pasa con el halo de materia oscura de estas galaxias que lentamente están chocando entre ellas. La distribución de esta materia oscura indica que cuando la colisión de galaxias es lenta y, por tanto, hay choque de sus halos, la distribución de materia oscura de dichos halos se ve afectada como si la materia oscura interaccionase entre sí más allá de la mera interacción gravitatoria.
Para poder medir la materia oscura, se echa mano, una vez más, del fenómeno de la lente gravitacional, pues la materia oscura es invisible por definición.
Parece ser que, al menos en este caso, los halos de materia oscura de estas galaxias se quedan atrás en unos 5000 años luz respecto a las propias galaxias (de materia ordinaria). Es como si la materia oscura no pudiera pasar limpiamente una a través de la otra. Para el caso de la materia ordinaria de las galaxias el choque sí es limpio porque la materia ordinaria se condensa en estrellas y las galaxias están hechas prácticamente de espacio vacío, por lo que puede pasar una a través de la otra, aunque la gravedad las deforme. Otro problema aparte sería el gas y polvo de materia ordinaria de las galaxias, pero esa es otra historia.
En el caso de la materia oscura aquí relatado hay algún mecanismo de interacción, además del gravitatorio, que impide que la colisión sea limpia y, en su lugar hay cierta “resistencia”. No se sabe aún a qué se debe esto e incluso podría deberse a la existencia de alguna fuerza fundamental aún por descubrir. Es la primera vez que se observa algo así.
De confirmarse este resultado, sería la primera prueba de una física rica en el sector oscuro. Una física sobre la que no se sabe nada.
Este resultado contrasta con otro estudio reciente basado en 72 colisiones galácticas en el que no se habían encontrado pruebas de esta interacción. La diferencia puede estar en el tipo de colisión implicada en el caso de Abel 3827, que son de mucha más larga duración. Este tipo de colisión pondría en evidencia cualquier fuerza de fricción, por muy pequeña que fuera, al acumularse su efecto durante mucho más tiempo.
Habrá que confirmar este resultado en otros casos similares, si es que se encuentran. La alternativa sería que el LHC encontrara partículas de materia oscura y que se pudiera estudiar su física. Pero como las partículas de materia oscura pueden existir en una gama de masas de unos 90 órdenes de magnitud, la posibilidad de que se encuentren justo en la parte estudiable por LHC es más bien pequeña.

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Fuentes y referencias:
Artículo original
Foto: ESO/R. Massey.

Salvo que se exprese lo contrario esta obra está bajo una licencia Creative Commons.
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9 Comentarios

  1. lluís:

    – El fenómeno de lente gravitacional ¿sirve para ver algo que por definición – al menos hasta ahora- es invisible?, ¿qué luz desvia la galaxia o cúmulo de galaxias interpuesto, si la materia oscura no emite ( ni absorbe luz alguna?).
    – ¿No podría ser la materia oscura algún tipo de neutrino no conocido?, como los neutrinos tienen “transtornos de personalidad” y se convierten en tres tipos distintos por su oscilación durante su vuelo hacia la Tierra, igual hay por ahí algún neutrino “raro” que haga de materia oscura.Además los neutrinos sólo sienten la ” fuerza débil”, aparte de la gravedad
    – Por lo que se refiere a la escasa posibilidad del LHC de encontrar partículas de materia oscura, ¿no serían suficientes unos pocos cientos de GeV para ello?. Parece que el LHC sí puede alcanzar esas energías, y con esos pocos cientos de GeV incluso hay quienes piensan que se podrán encontrar las famosas supercompañeras de la supersimetria, entre ellas el fotino del que también se ha pensado algunas veces que sea la materia oscura.
    – Lo de la fuerza fundamental por descubrir no suena mal del todo.Muchas veces se habló de que debía existir esa quinta fuerza fundamental y si no me falla la memoria, incluso una vez se dijo que se había dado con ella, aunque luego fue desmentido.

  2. tomás:

    Me parece, querido amigo “lluís” que tomas muy literalmente la primera línea del quinto párrafo: “Estas observaciones han permitido ver…”. Quizá hubiese sido más aconsejable, para no confundir, poner “examinar” -mejor aún “observar”, pero habría redundancia- en vez de “ver”, pero yo creo que se refiere a que la lente gravitatoria permite conocer la posición de la materia ordinaria de las galaxias, y que por métodos o cálculos que midan la gravedad, se llega a la conclusión de que esos halos se quedan atrás.

    Lo que me gustaría saber es a qué se le llama “lento” en un choque de
    galaxias, además de que me resulta contradictoria la frase “… cuando la colisión de galaxias es lenta y, por tanto, hay choque de sus halos…”, porque luego se dice que éstos se quedan atrás 5000 Al.

    También me sorprenden en grado sumo esos “90 órdenes de magnitud”, porque si un átomo de hidrógeno tiene, aprox. 1,7 x 10^(-27) kg y el Sol unos 2 x 10^30 kg y suponemos que la masa de la Vía Láctea viene a ser estimada en 2 x 10^42 kg -creo-, resulta que entre el átomo de hidrógeno y la galaxia sólo hay unos 69 grados de magnitud. O sea que aún faltan nada menos que 21 grados. No sé. me parece una partícula muy “gorda”. Pero quizá el “peque” sea, como dices el neutrino, que prácticamente no tiene masa, y eso podría explicar ese 90 sin tener que irse a galaxias o incluso a grupos de galaxias.

    Un fuerte abrazo, querido “lluís”

  3. lluís:

    Hola tomás; bien después de leer esta noticia leí lo del mapeo del DAS, y resulta que ahí se explica el asunto de la lente gravitacional con respecto a la materia oscura y se habla allí de un efecto “cizalladura cósmica”. Pues esa debe ser la explicación, aunque no veo claro como se produce esa cizalladura.Lo de los 90 órdenes de magnitud también me sorprende a mí,es un rango muy amplio, pero bueno tenemos a Neo con problemas, que espero que se solucionen lo más satisfactoriamente posible, y lo más probable es que no tenga tiempo para aclararnos estas dudas que nos surgen.
    – Un cordial saludo, apreciado tomás.

  4. tomás:

    Leído tu comentario anterior, amigo “lluís”, la verdad es que no me ha resuelto nada el artículo “Primer mapa DES”. Pero, cuando me encuentro en situaciones así, suelo intentar resolver por mis propios medios, aunque sólo sea para darme alguna explicación que apacigüe mi deseo de comprender. Lo más seguro es que no resuelva nada, pero ye habré hecho lo posible.
    Parto de que cizalladura está penosamente definido en nuestro DRAE, así que no le hago caso y como sé lo que es una cizalla (herramienta que corta -a grandes ragos-) y cizallar (cortar separando), deduzco que cizalladura es el efecto de cizallar y que, como lo he visto usar en meteorología -los vientos- y, creo recordar que también en las corrientes marinas entre aguas de distinta temperatura, salinidad o densidad, en su uso no “de taller”, podemos utilizarlo para líquidos, gases y hasta, como podemos comprobar, para algo tan sutil como la luz y el espacio.
    Entonces, como no me atrevo a revivir los ya muy lejanos recuerdos de las figuras de óptica, cojo una lupa de 10 cm que tengo por aquí y miro un calendario que está en la pared, acercando y separando la lupa de mí. Para empezar, observo que, si la lupa está próxima a mi ojo, la figura se ve tal como es, modificado su tamaño. Al alejarla todo se torna borroso y si continuo en ello, lo observado se invierte. Pero, dado que el intermedio es lo borroso, no creo que a tal cosa pueda llamársele cizalladura. Pero donde, sin duda, hay cizalladura es entre lo que veo a través de la lupa y lo que veo al superar su borde, es decir, directamente. ¿Tendrá algo que ver con esto la palabra cizalladura empleada en el artículo que mencionamos? Me lo hace sospechar la última oración del párrafo séptimo: “… cizalladura cósmica, que mide la orientación de la imagen observada de las galaxias y que presenta un sesgo de orientación en el caso de que el fenómeno de lente gravitacional esté presente”.
    Bueno; por lo menos he hecho lo que he podido. A ver si Neo, está menos ocupado y preocupado, a ver si se han resuelto sus problemas, como todos deseamos, y puede orientarnos en nuestras dudas.
    Un fuerte abrazo con lente gravitatoria para que sea mayor. También para Neo y mis mejores augurios y deseos para que todo se le arregle.

  5. tomás:

    Volviendo a la cosa de los órdenes de magnitud, la del neutrino -supongo que “medio ponderado”, pues el más pesado es algo así como 10^10 veces más masivo que el más ligero (y también hay que tener en cuenta su velocidad)-. Dice Wikipedia que viene a ser 10^(-9) la masa del átomo de hidrógeno. Entonces tenemos que pesa -aproximadamente, para simplificar- 2 x 10^(-36) kg. El Sol, habíamos quedado en 2 x 10^30; la galaxia 2 x 10^42. Entonces, tenemos que 36 + 42 = 78 órdenes. Hasta 90 nos faltan nada menos que 12. Es decir que necesitaríamos un billón de galaxias para un objeto mayor que el menor, siendo éste un neutrino. Es decir que la frase última del artículo podría sustituirse por: “Pero como las partículas de materia oscura pueden existir entre la masa de un neutrino y la de un billón de galaxias…”.
    No puede ser. Creo que sobra el cero y la diferencia debe ser de 9 órdenes de magnitud, porque calculando con base a Wikipedia la relación entre el neutrino más pesado y el más ligero es de (1,8 x 10^6)/2 = 9.100.000; más o menos, 7 órdenes.
    Pero, entonces, ¿cómo podemos alcanzar la importantísima masa de la materia oscura con partículas tan mínimas?
    Es que me parece todo muy raro. ¿Será algún error?

  6. lluís:

    – Tomás veo que te trabajas mucho tus argumentos,debes de tener mucho tiempo libre.Y haces bien, tus ansias por saber son admirables.
    – Lo que explicas en cuanto a la “cizalladura”, pues la verdad es que no lo veo nada claro, porque yo todo este asunto del efecto cizalladura lo relaciono con deformaciones y tensiones de sólidos, ley de Hooke (aplicabe en deformaciones y tensiones tangenciales) y aplicación de la constante elástica que también se denomina módulo de rigidez o de cizalladura; pero no veo la manera de empalmar esto con el asunto de la “cizalladura cósmica”.Para que se produzca una ” cizalladura” debe existir algun tipo de fuerza que la facilite. Un ejemplo de tensión tangencial es el corte o cizalladura con unas tijeras sobre las que se realiza una fuerza.
    – En cuanto a lo de los órdenes de magnitud yo también creí que sobraba un cero; al menos hasta ahora, porqué tu hiciste esos cálculos y aún te faltan dos órdenes de magnitud. En fin ya veremos si vuelve Neo y nos dice algo.
    – Un fuerte abrazo, tomás.

  7. tomás:

    Querido “lluís”:
    Yo no lo considero tiempo libre, aunque, realmente, muchas horas de mi vida me resultan agradables. Pero creo que es cuestión de carácter, porque sin mirar mucho, la verdad es que tengo graves preocupaciones.
    Estoy jubilado. Doy de comer y acompaño a mi padre que en menos de un mes cumplirá 102 y, aunque se pasa el 90 % del día durmiendo, en cuanto me muevo ya me está diciendo que no me vaya y ¿qué voy a hacer? La gran suerte es que nada le duele y conserva muy bien la cabeza. El otro día le pregunté 1+1, contestó 2; 2+2, 4, etc y así llegó hasta 64+64 = 128: falló en 128+128, porque respondió 246; en realidad un pequeño error. Y no tardaba más de dos o tres segundos con las sumas altas.
    Me gustaría poder dedicar más tiempo a escribir pero, aunque me levanto a las 5:30 y me acuesto generalmente sobre las doce y media, Después de comer sesteo como una hora. Total duermo una 6 horas. Es un truco para imaginar que cada día son dos, porque nunca estoy cansado. La verdad es que, el día que me falte mi padre, con los últimos diez u once años dedicados a él, mi vida cambiará mucho, sin duda.
    Cierta vez, un amigo me preguntó por qué no tenía tiempo de nada y claro, le respondí que por falta de tiempo. Ya sabes mi problema con esa cuestión.
    Eso es lo diario, pero tengo varias preocupaciones más de casi todo tipo; algunas mucho más graves que lo de mi padre que, al fin y al cabo no tiene remedio alguno y basta con tenerlo asimilado y cumplir con el deber de hijo. Aunque, en fin, otros tienen más -o menos y se dejan abatir por ellas-, así que me considero afortunado.
    En fin, perdona mis confesiones.
    En cuanto al tema de la cizalladura, veo que has de tener una formación similar a la mía -en principio, porque luego te has elevado a otras esferas en las que me encuentro perdido-. Lo que sucede es que no encontré relación entre el concepto de cizalladura en “resistencia de materiales” o en transmisión de esfuerzos estáticos y el que se maneja en el artículo. Pero en mis tiempos de estudiante mis compañeros me llamaban “Tomasinco” porque dominaba muy bien el libro al que llamábamos ” el Timoshenco” -por su autor-, que supongo conoces, pues es -o era- lo mejor de lo mejor. Para mí, una obra de arte técnica.

    Vuelvo a pedirte perdón por mis historias del abuelo Cebolleta. Y también un gran abrazo, mi buen amigo.

  8. NeoFronteras:

    – Se ha cambiado “ver” por “inferir”.
    – El LHC sólo puede detectra aquello para lo que han sido diseñados sus experimentos.
    – Sí, por “cizalladura” (shear) se entiende “orientación” respecto a nosotros.
    – Las partículas de materia oscura podrían tener una masa todo lo pequeño que imaginemos así que hay espacio, por abajo, para todos esos órdenes de magnitud.
    – Si la colisión es lenta da tiempo a que la esa “fuerza oscura” opere sobre la materia oscura.

  9. tomás:

    No sé, querido Neo, si, en tu 8, además de dirigirte a todos, lo haces también a mí en particular.

    He releído el párrafo donde se ha cambiado a “inferir” y veo que condensa una gran cantidad de información. Sobre todo: “… como si la materia oscura interaccionase entre sí más allá de la mera interacción gravitatoria”. Resulta todo un desafío para la física astronómica.

    Me gustaría saber -por mera autosatisfacción o acaso autodecepción- si ese cambio de orientación (entiendo como cortante) que explicas y que implica, en este contexto, la palabra cizalladura ha sido acertadamente intuido por mí con mi experiencia pedestre de la lupa.

    Mi más cordial saludo.

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