Una nueva investigación sugiere que el universo no tiene materia oscura
El modelo teórico actual sobre la composición del universo es que este está hecho de materia normal, energía oscura y materia oscura. Un nuevo estudio de la Universidad de Ottawa lo cuestiona.
Por Bernard Rizk
Un nuevo trabajo canadiense sugiere que en el universo no hay materia oscura. Crédito: NASA’s Marshall Space Flight Center / Flickr / CC BY-NC 2.0
Un estudio de la Universidad de Ottawa publicado en el Astrophysical Journal desafía el modelo actual del universo al demostrar que, de hecho, no hay lugar para la materia oscura.
En cosmología, el término materia oscura describe todo aquello que parece no interactuar con la luz o el campo electromagnético, o que solo puede explicarse mediante la fuerza gravitacional. No podemos verla ni sabemos de qué está hecha, pero la materia oscura nos ayuda a comprender cómo se comportan las galaxias, los planetas y las estrellas.
La materia oscura es un tipo de materia que no emite, absorbe, o refleja luz, lo que la hace completamente invisible a los telescopios. Aunque no podemos observarla directamente, su existencia y propiedades se pueden inferir a partir de sus efectos gravitacionales en objetos visibles, como estrellas, galaxias y la radiación cósmica de fondo.
La materia oscura constituiría, según estimaciones, el 27% del universo.
Los científicos creen que la materia oscura constituye aproximadamente el 27% del universo, mientras que la materia ordinaria, la que compone todo lo que podemos ver y tocar, representa solo cerca del 5%. El resto del cosmos estaría compuesto por energía oscura, una forma misteriosa de energía que estaría acelerando la expansión del universo.
Aunque la naturaleza exacta de la materia oscura sigue siendo un misterio, hay varias teorías y candidatos propuestos, incluyendo partículas exóticas como los WIMP (partículas masivas de interacción débil) y los axiones. Estas partículas no interactúan con la luz o con la materia ordinaria de manera significativa, lo que las hace extremadamente difíciles de detectar.
Los experimentos actuales para detectar la materia oscura directamente o producirla en aceleradores de partículas, así como las observaciones astronómicas, continúan buscando respuestas sobre su naturaleza. La comprensión de la materia oscura no solo es fundamental para la astrofísica y la cosmología, sino que también podría revelar nueva física más allá del modelo estándar de la física de partículas.
Rajendra Gupta, profesor de Física de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Otawa, utilizó una combinación de las teorías de las constantes de acoplamiento covariantes (CCC) y de la luz cansada (TL) —el modelo CCC+TL— para llegar a esta conclusión. Este modelo combina dos ideas: la disminución de las fuerzas de la naturaleza a lo largo del tiempo cósmico y la pérdida de energía de la luz cuando recorre grandes distancias. Se ha puesto a prueba y se ha demostrado que coincide con varias observaciones, por ejemplo, sobre cómo se extienden las galaxias y cómo ha evolucionado la luz del universo primitivo.
Este descubrimiento desafía la concepción predominante del universo, que sugiere que, como se ha mencionado, que aproximadamente el 27% del mismo está compuesto de materia oscura y menos del 5%, de materia ordinaria; el resto sería energía oscura.
"Los hallazgos del estudio confirman que nuestro trabajo anterior sobre la edad del universo de 26.700 millones de años nos ha permitido descubrir que el cosmos no requiere de lamateria oscura para existir— explica Gupta. "Y añade—: En la cosmología estándar, se dice que la expansión acelerada del universo es causada por la energía oscura, pero en realidad se debe a las fuerzas debilitantes de la naturaleza a medida que se expande, no a la energía oscura".
El corrimiento al rojo se refiere a cuando la luz se desplaza hacia la parte roja del espectro. Recordemos que el desplazamiento al rojo —o redshift, en inglés— es un fenómeno observado en la luz (u otras formas de radiación electromagnética) proveniente de objetos en el espacio que se están alejando de nosotros. Es un efecto clave en la astrofísica y la cosmología, ya que proporciona información sobre la velocidad a la que se alejan las galaxias, la expansión del universo y la distancia a objetos celestes distantes.
Universo observable con corrimiento al rojo de z=0.01 a z=1089.
Cuando un objeto se aleja de nosotros en el espacio, la luz que emite se estira hacia longitudes de onda más largas, lo que se percibe como un cambio hacia el extremo rojo del espectro de luz visible, de ahí el nombre corrimiento al rojo. Este efecto es una manifestación del efecto Doppler, el mismo principio que hace que una sirena de ambulancia suene más aguda cuando se acerca y más grave cuando se aleja, pero aplicado a la luz en lugar de al sonido.
El corrimiento al rojo se mide a través del espectro de luz de un objeto, y se observan líneas espectrales específicas (características de elementos químicos en el objeto) que se han desplazado desde sus posiciones conocidas en objetos estacionarios o cercanos. La cantidad de desplazamiento puede indicar la velocidad a la cual el objeto se está alejando.
Dos tipos principales de corrimiento al rojo.
Existen dos tipos principales de corrimiento al rojo: el corrimiento al rojo Doppler, que está causado por el movimiento de un objeto alejándose del observador y es aplicable a todas las escalas, desde objetos cercanos en nuestro sistema solar hasta galaxias distantes; y el desplazamiento al rojo cosmológico. Este resulta de la expansión del universo. A escalas cosmológicas, el espacio mismo se está expandiendo, lo que hace que las galaxias distantes se alejen de nosotros. Este tipo de desplazamiento al rojo es una observación clave que respalda la teoría del big bang y la expansión del universo.
Así pues, el estudio del desplazamiento al rojo es crucial para entender la estructura a gran escala del universo, la tasa de expansión del universo (constante de Hubble), y para estimar las distancias a galaxias y otros objetos astronómicos lejanos.
Gupta analizó datos de trabajos recientes sobre la distribución de galaxias con corrimientos bajos al rojo bajos y el tamaño angular del horizonte de sonido en la literatura de desplazamientos al rojo altos.
"Hay varios trabajos que cuestionan la existencia de la materia oscura, pero el mío es el primero, que yo sepa, que elimina su existencia cosmológica al tiempo que es coherente con observaciones cosmológicas clave que hemos tenido tiempo de confirmar", afirma Gupta.
Información facilitada por la Universidad de Ottawa
Fuente: Rajendra P. Gupta. Testing CCC+TL Cosmology with Observed Baryon Acoustic Oscillation. The American Astronomical Society (2024). DOI: 10.3847/1538-4357/ad1bc6
