/ viernes 21 de julio de 2023

Misión Euclides: en busca de la respuesta al misterio del universo oscuro

La misión Euclides, de la Agencia Espacial Europea, tiene como objetivo intentar resolver dos grandes enigmas de nuestro Universo: la Materia Oscura y la Energía Oscura

El 1 de julio despegó desde Cabo Cañaveral, la misión de la Agencia Espacial Europea, Euclides. Su objetivo será intentar resolver dos grandes enigmas de nuestro Universo, la Materia Oscura y la Energía Oscura.

¿Qué es la materia oscura?

Entre 1932 y 1933, Jan Oort y Fritz Zwicky observaron en el movimiento de las galaxias algo extraño. Se comportaban como si existiera más gravedad que la observada en la materia existente. A más materia, más gravedad. Entonces sugirieron que ese exceso de gravedad era causada por una clase de materia desconocida hasta el momento.

En amarillo la Materia Bariónica, el resto es Materia Obscura. | Gráfico: Tom Abel y Ralf Kaehler (KIPAC, SLAC), AMNH

Entre los años 60 y 70, Vera Rubin y Kent Ford observaron que las estrellas al borde de la galaxia de Andrómeda avanzaban tan rápido como las estrellas cercanas al centro. Un resultado inesperado pues no se correspondía con la física clásica. Esto se explicaría si hubiera más gravedad, pero la materia observada en la galaxia no genera toda esa gravedad, faltaba materia.

Se pensó que estrellas tenues y agujeros negros, objetos que no vemos, explicarían la materia faltante. Pero se ha descubierto que la población de estrellas tenues y agujeros negros, no es suficiente para explicar el exceso de gravedad, falta materia.

Las Lentes Gravitatorias, esas distorsiones espaciales que aumentan el tamaño de los objetos detrás de ellos, no podrían existir por la materia observada a su alrededor, debe haber más materia no detectada que genera la gravedad suficiente. Por ello, Fritz Zwicky le llamó Materia Oscura.

Una Lente Gravitatoria. | Foto: NASA, ESA, and J. Lotz and the HFF Team (STScI)

Por las observaciones se deduce que la Materia Oscura es transparente, no interactuá con la materia ordinaria, llamada bariónica (la que forma las estrellas, planetas y todo lo que conocemos en el Universo y en la Tierra), no emite ni absorbe luz, ni en ninguna otra radiación electromagnética, como rayos X, rayos gamma, infrarrojo, ultravioleta o microondas.

Se calcula que de toda la materia, bariónica y oscura, la Materia Oscura corresponde al 85 por ciento, mientras que la bariónica a solo el 15 por ciento. Lo que significa que la mayoría de la materia, la desconocemos.

Pero no el es único misterio del Universo, hay otro igual de sorprendente.

El misterio de la Energía Oscura

En 1917 Albert Einstein publicó su idea del Universo, mostrándolo estático, todas las estrellas y galaxias se mantenían firmes, sin movimiento. Sin embargo, la gravedad es atractiva y debe llevar a las galaxias a acercarse unas a otras. Para mantener el Universo estático, Einstein introdujo en sus ecuaciones la Constante Cosmológica, que contrarrestaría la gravedad permitiendo el Universo estático.

Años después en 1922, desde Rusia le escribió Alexandr Friedman, un joven físico, indicándole que su publicación contenía errores y que al corregirlos, resultaba que el Universo estaba en movimiento y en expansión. Einstein, ganador del Premio Nobel, tuvo el suficiente valor de aceptar su error y solicitar que el artículo de Friedman se publicara. La Constante Cosmólógica se vino abajo.

La galaxia de Andrómeda. | Foto: D. Dayag

Años después, en 1929 Edwin Hubble observó en el movimiento de las galaxias la expansión del Universo, corroborando los resultados de Friedman.

Desde entonces conocemos que nuestro Universo está en expansión, que las galaxias se alejan unas de otras, y que la expansión se debe a la explosión que dio origen a nuestro Universo, el Big Bang, hace 13 mil 820 millones de años.

En 1998 estudiando supernovas (explosiones estelares), los físicos Adam G. Ries, Saul Perlmutter y Brian P. Schmidt descubrieron algo inesperado.

El universo se expande cada vez más rápido

Como hemos visto, el Universo nació de una explosión, el Big Bang, aventando la materia por doquier, y como toda la materia tiene gravedad, la gravedad frenaría la expansión del Universo, es decir, el Universo iría disminuyendo su velocidad de expansión.

Pero lo descubierto fue justo lo opuesto, ¡el Universo se está expandiendo de forma acelerada! Cada segundo que pasa, va más rápido y más rápido y más rápido. Es como empujar un carrito de juguete y que el carrito avanzara más rápido a cada segundo.

¿Qué está empujando la aceleración de la expansión del Universo? No lo sabemos, y a eso el cosmólogo Michoel Turner le llamó en 1998, Energía Oscura.

Para sorpresa de todos, una buena explicación de cómo sucede, viene de la Constante Cosmológica de Albert Einstein, aquel concepto "erróneo" ahora brinda una explicación a un gran misterio.

Sin embargo, aunque explique cómo sucede, no explica por qué sucede.

Según el Observatorio Espacial Planck, la materia bariónica ocupa el 4.9 por ciento del Universo. Mientras que la Materia Oscura anda por el 26.8 por ciento y un 68.3 por ciento corresponde a la Energía Oscura. Es más lo que desconocemos que lo que conocemos.

Esto significa que todo en la Tierra y lo que observamos con nuestros telescopios, con los observatorios y los telescopios espaciales, abarca solo el 4.9 por ciento del Universo. Y con esa pequeñez, hemos elaborado historias y mitos buscando explicarlo todo.

El 1 de julio despegó la misión Euclides de la Agencia Espacial Europea. El Observatorio Espacial hará un mapa de la posición y distancia de las galaxias, y con eso se espera encontrar evidencia de la Materia Oscura y la Energía Oscura.

¿Llegará el momento cuando rebasemos el 4.9 por ciento de nuestro conocimiento del Universo o seguiremos sumergidos en el Universo Oscuro?

german@astropuebla.org

El 1 de julio despegó desde Cabo Cañaveral, la misión de la Agencia Espacial Europea, Euclides. Su objetivo será intentar resolver dos grandes enigmas de nuestro Universo, la Materia Oscura y la Energía Oscura.

¿Qué es la materia oscura?

Entre 1932 y 1933, Jan Oort y Fritz Zwicky observaron en el movimiento de las galaxias algo extraño. Se comportaban como si existiera más gravedad que la observada en la materia existente. A más materia, más gravedad. Entonces sugirieron que ese exceso de gravedad era causada por una clase de materia desconocida hasta el momento.

En amarillo la Materia Bariónica, el resto es Materia Obscura. | Gráfico: Tom Abel y Ralf Kaehler (KIPAC, SLAC), AMNH

Entre los años 60 y 70, Vera Rubin y Kent Ford observaron que las estrellas al borde de la galaxia de Andrómeda avanzaban tan rápido como las estrellas cercanas al centro. Un resultado inesperado pues no se correspondía con la física clásica. Esto se explicaría si hubiera más gravedad, pero la materia observada en la galaxia no genera toda esa gravedad, faltaba materia.

Se pensó que estrellas tenues y agujeros negros, objetos que no vemos, explicarían la materia faltante. Pero se ha descubierto que la población de estrellas tenues y agujeros negros, no es suficiente para explicar el exceso de gravedad, falta materia.

Las Lentes Gravitatorias, esas distorsiones espaciales que aumentan el tamaño de los objetos detrás de ellos, no podrían existir por la materia observada a su alrededor, debe haber más materia no detectada que genera la gravedad suficiente. Por ello, Fritz Zwicky le llamó Materia Oscura.

Una Lente Gravitatoria. | Foto: NASA, ESA, and J. Lotz and the HFF Team (STScI)

Por las observaciones se deduce que la Materia Oscura es transparente, no interactuá con la materia ordinaria, llamada bariónica (la que forma las estrellas, planetas y todo lo que conocemos en el Universo y en la Tierra), no emite ni absorbe luz, ni en ninguna otra radiación electromagnética, como rayos X, rayos gamma, infrarrojo, ultravioleta o microondas.

Se calcula que de toda la materia, bariónica y oscura, la Materia Oscura corresponde al 85 por ciento, mientras que la bariónica a solo el 15 por ciento. Lo que significa que la mayoría de la materia, la desconocemos.

Pero no el es único misterio del Universo, hay otro igual de sorprendente.

El misterio de la Energía Oscura

En 1917 Albert Einstein publicó su idea del Universo, mostrándolo estático, todas las estrellas y galaxias se mantenían firmes, sin movimiento. Sin embargo, la gravedad es atractiva y debe llevar a las galaxias a acercarse unas a otras. Para mantener el Universo estático, Einstein introdujo en sus ecuaciones la Constante Cosmológica, que contrarrestaría la gravedad permitiendo el Universo estático.

Años después en 1922, desde Rusia le escribió Alexandr Friedman, un joven físico, indicándole que su publicación contenía errores y que al corregirlos, resultaba que el Universo estaba en movimiento y en expansión. Einstein, ganador del Premio Nobel, tuvo el suficiente valor de aceptar su error y solicitar que el artículo de Friedman se publicara. La Constante Cosmólógica se vino abajo.

La galaxia de Andrómeda. | Foto: D. Dayag

Años después, en 1929 Edwin Hubble observó en el movimiento de las galaxias la expansión del Universo, corroborando los resultados de Friedman.

Desde entonces conocemos que nuestro Universo está en expansión, que las galaxias se alejan unas de otras, y que la expansión se debe a la explosión que dio origen a nuestro Universo, el Big Bang, hace 13 mil 820 millones de años.

En 1998 estudiando supernovas (explosiones estelares), los físicos Adam G. Ries, Saul Perlmutter y Brian P. Schmidt descubrieron algo inesperado.

El universo se expande cada vez más rápido

Como hemos visto, el Universo nació de una explosión, el Big Bang, aventando la materia por doquier, y como toda la materia tiene gravedad, la gravedad frenaría la expansión del Universo, es decir, el Universo iría disminuyendo su velocidad de expansión.

Pero lo descubierto fue justo lo opuesto, ¡el Universo se está expandiendo de forma acelerada! Cada segundo que pasa, va más rápido y más rápido y más rápido. Es como empujar un carrito de juguete y que el carrito avanzara más rápido a cada segundo.

¿Qué está empujando la aceleración de la expansión del Universo? No lo sabemos, y a eso el cosmólogo Michoel Turner le llamó en 1998, Energía Oscura.

Para sorpresa de todos, una buena explicación de cómo sucede, viene de la Constante Cosmológica de Albert Einstein, aquel concepto "erróneo" ahora brinda una explicación a un gran misterio.

Sin embargo, aunque explique cómo sucede, no explica por qué sucede.

Según el Observatorio Espacial Planck, la materia bariónica ocupa el 4.9 por ciento del Universo. Mientras que la Materia Oscura anda por el 26.8 por ciento y un 68.3 por ciento corresponde a la Energía Oscura. Es más lo que desconocemos que lo que conocemos.

Esto significa que todo en la Tierra y lo que observamos con nuestros telescopios, con los observatorios y los telescopios espaciales, abarca solo el 4.9 por ciento del Universo. Y con esa pequeñez, hemos elaborado historias y mitos buscando explicarlo todo.

El 1 de julio despegó la misión Euclides de la Agencia Espacial Europea. El Observatorio Espacial hará un mapa de la posición y distancia de las galaxias, y con eso se espera encontrar evidencia de la Materia Oscura y la Energía Oscura.

¿Llegará el momento cuando rebasemos el 4.9 por ciento de nuestro conocimiento del Universo o seguiremos sumergidos en el Universo Oscuro?

german@astropuebla.org

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