El gas interactúa a través de la fuerza gravitatoria, haciéndose más denso, pero la materia que compone ese gas se “pega”, permitiéndole alcanzar un estado aún más denso. ¡Esa "pegajosidad" sólo ocurre gracias a la fuerza electromagnética! Esta es la razón por la cual la materia pueden colapsar para producir objetos ligados como estrellas, planetas e incluso átomos. ¿Y sin esa pegajosidad? Entonces se acaba teniendo una difusa, flojamente sostenida, "esponjosa" estructura, unida sólo mediante la gravedad.
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La materia oscura es la forma más abundante de masa en nuestro Universo. Si pudiésemos reunir todas las estrellas, planetas, formas de vida, gas, polvo, plasma y más - toda la materia "normal" conocida en nuestro Universo - sólo representaría alrededor de 15 a 17% de la gravitación total que vemos. La masa restante, que supera a la materia normal en una proporción de 5 : 1, debe ser completamente invisible, lo que significa que no absorbe ni emite luz en absoluto. Sin embargo, debe interactuar gravitacionalmente, permitiendo formar la estructura a gran escala en el Universo y manteniendo las galaxias juntas. ¿Por qué, entonces, no puede formar agujeros negros?
Los agujeros negros no son la única cosa que la materia oscura no puede formar; tampoco puede crear estrellas de materia oscura, planetas o átomos oscuros. Imaginemos el Universo como debía ser en las etapas muy, muy tempranas, antes de que hubiera agujeros negros, estrellas, planetas o átomos.
Todo lo que teníamos era un "mar" caliente, denso y en expansión de materia y radiación de todos los tipos permitidos. En el tiempo en que el Universo tenía una edad de unos pocos minutos, las partículas de los núcleos atómicos estaban allí, todos los electrones estaban allí, todos los neutrinos y los fotones estaban allí, y toda la materia oscura estaba allí, también.
Todos están moviéndose a velocidades increíbles, claro, pero también están ejerciendo fuerzas unos sobre otros. Es cierto que todos ellos sienten la fuerza gravitacional (incluso los fotones, gracias a la equivalencia de energía-masa de Einstein), pero la gravedad no es lo único que importa aquí.
Los fotones y los electrones son los que lo tienen peor: interactúan muy frecuentemente a través de la fuerza electromagnética, dispersándose y "rebotando" unos con otros, intercambiando energía, momento y chocando a un ritmo alarmante. Los núcleos lo tienen sólo un poco mejor: son mucho más masivos, por lo que su tasa de interacción es menor, y absorben (o pierden) menos impulso con cada colisión.
Los neutrinos son mucho más afortunados: no tienen una carga eléctrica, y por lo tanto no interactúan a través de la fuerza electromagnética en absoluto. En cambio, sólo pueden interactuar (además de mediante la gravedad) a través de la fuerza débil, lo que significa que las colisiones son increíblemente infrecuentes. Pero la materia oscura consigue lo mejor en términos de libertad: por lo que sabemos, sólo interactúa a través de la gravedad. No hay ninguna colisión en absoluto, y por lo tanto todo lo que la materia oscura puede hacer es ser atraída gravitatoriamente hacia las otras fuentes de materia.
¡Esto podría, preocupantemente, empeorar las cosas! Mientras que la materia normal tiene colisiones e interacciones que la impiden colapsar gravitacionalmente, formando cúmulos más densos, etc., la densidad de materia oscura comienza a crecer en las regiones de mayor densidad. Pero esto no sucede de la manera que usted piensa que sucede un "colapso". Cuando una nube de gas colapsa para formar estrellas, ¿qué sucede?
El gas interactúa a través de la fuerza gravitatoria, haciéndose más denso, pero la materia que compone ese gas se “pega”, permitiéndole alcanzar un estado aún más denso. ¡Esa "pegajosidad" sólo ocurre gracias a la fuerza electromagnética! Esta es la razón por la cual la materia pueden colapsar para producir objetos ligados como estrellas, planetas e incluso átomos.
¿Y sin esa pegajosidad? Entonces se acaba teniendo una difusa, flojamente sostenida, "esponjosa" estructura, unida sólo mediante la gravedad. Por eso se oye hablar de halos de materia oscura a escalas de galaxias y de cúmulos, de filamentos de materia oscura en escalas aún mayores y de ninguna otra estructura de materia oscura.
Ahora, estos halos difusos, esponjosos son increíblemente importantes: representan las semillas de toda la estructura ligada en el Universo actual. Esto incluye galaxias enanas, galaxias normales, grupos de galaxias, cúmulos de galaxias, supercúmulos y filamentos, así como toda la subestructura que hace que estos objetos se mantengan. Pero sin una fuerza adicional - sin una fuerza "pegajosa" para mantenerla unida, para intercambiar energía y momento - la materia oscura está destinada a permanecer en este estado esponjoso y difuso. La materia normal puede formar las estructuras estrechamente ligadas a las que estamos acostumbrado, pero la materia oscura no tiene forma de chocar inelásticamente, de perder momento cinético ni momento angular y por lo tanto, tiene que permanecer suelta y en forma de halo.
Es un poco desconcertante pensar que no es la fuerza gravitatoria la que conduce a planetas, estrellas, agujeros negros y demás, y que la gravedad es sólo parte de la ecuación. Para intentar entenderlo, imaginemos que cogemos una pelota de cualquier tipo y la lanzo. La pelota - como sabemos – está hecha de átomos. ¿Qué va a hacer la pelota?
Por supuesto, se moverá en una trayectoria parabólica (despreciando la resistencia del aire), alzándose hasta una altura máxima y cayendo hasta que finalmente golpee la Tierra y después de rebotar algunas veces quede quieta en ella. Con mayor nivel de precisión, en realidad la bola se mueve en una órbita elíptica de gran excentricidad, con el foco de la elipse en el centro de masa de la Tierra, pero el suelo se interpone en el camino de esa alargada elipse, y la pequeña porción de elipse que vemos, aparenta un arco de parábola. Pero si mágicamente convirtiésemos esa pelota en una bola de materia oscura, lo que sucedería nos sorprendería muchísimo.
Nombre: Elipse.png
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Sin la fuerza electromagnética, suceden un montón de cosas terribles:
- No hay interacción, (aparte de la gravedad), entre las partículas que componen la bola y los átomos de la Tierra. En lugar de hacer una parábola, chocar y detenerse, la masa de materia oscura atraviesa la superficie, pasa a través de las capas de la Tierra, orbitando alrededor del centro en una elipse casi perfecta, (pero no completamente, debido a las capas y la densidad no uniforme de la Tierra), saliendo de nuevo a la superficie muy cerca de donde entró, haciendo una aparente parábola de nuevo en el aire, penetrando de nuevo en la tierra y continuando orbitando así indefinidamente.
- ¡Tampoco hay interacciones que mantenga este grupo de materia oscura junto! Así que, aunque los átomos de una bola de materia normal también tienen algunos movimientos aleatorios, se mantienen unidos por la fuerza electromagnética, manteniendo esa bola como estructura en sí misma. Pero si quitas esa fuerza electromagnética, los movimientos aleatorios de las partículas de materia oscura trabajarán para desvincularse de formar una estructura, ya que la gravitación del grupo entre sí, es insuficiente para mantenerlo unido.
- Esto significa que con el tiempo (y muchas órbitas), la materia oscura se estira en una largo óvalo, y ese óvalo se agranda y se vuelve cada vez más difuso, similar a las partículas que componen la corriente de desechos de un cometa, o los anillos de un planeta, ¡aún más difuso!
La materia oscura no puede formar agujeros negros u otras estructuras estrechamente unidas porque la gravedad por sí sola no es suficiente para unir algo de forma compacta. Debido a que la fuerza de la gravedad es tan débil, sólo puede unir débilmente, lo que significa estructuras enormes y difusas aunque muy masivas. Si quieres un "grupo" de algo - una estrella, un planeta o incluso un átomo - necesitas una fuerza que sea más fuerte que la gravedad para conseguir que ello suceda.
¡Todavía falta algo! Es posible que la materia oscura autointeractúe (o interactúe con la materia o la radiación, a algún nivel), pero si lo hace, tenemos limitaciones experimentales sobre lo débil que sería esa interacción. Y sería muy, muy débil si finalmente no es cero.
Así que aunque pensamos en la gravedad como la única fuerza que importa en las más grandes escalas, la verdad es cuando pensamos en las estructuras que vemos -las que emiten luz, las que albergan átomos y moléculas, las que colapsan en agujeros negros-, son las otras fuerzas, unidas a la gravedad, las que permiten su existencia. Se necesita algún tipo de colisión inelástica y pegajosa, y la materia oscura no siente las interacciones correctas para hacer eso posible. Debido a ello, la materia oscura no puede hacer una galaxia, una estrella, un planeta o un agujero negro. Se necesita algo más que sólo la gravedad para hacer el trabajo.
#1 resumen? no me atrevo a leer la noticia entonces
#1 la materia oscura es dios.
#1 La materia normal, también llamada bariónica, sólo representa el 4% de la masa del universo. No entiendo ese porcentaje que has copiado.
#6 Dark matter is the most abundant form of mass in our Universe. If you were to add up all the stars, planets, lifeforms, gas, dust, plasma and more — all the known, “normal” matter in our Universe — it would only account for about 15-to-17% of the total gravitation that we see.
#8 Pues ese dato está mal, o está mal expresado.
De la wiki, que es lo más rápido:
Según cálculos recientes, la materia bariónica constituye solamente el 4% de la masa del universo. Un 23% está formado por materia oscura y el 73% restante por la energía oscura.
#9 it would only account for about 15-to-17% of the total gravitation that we see
Es la materia que crea gravedad, no se tiene en cuenta la energía oscura (que,de hecho, tiene un efecto contrario a la gravedad). Si coges el total de materia que crea gravedad la relación es esa: un 15% de materia ordinaria y el resto materia oscura (4*100/27).
#9 Probablemente cuando dice "total gravitation" se refiera a masa que interacciona a través de la gravedad, sin incluir a la energía oscura. En ese caso sí que es un 15 % ( 4/(4+23)*100 ).
De hecho, en la wiki en inglés habla de un 4% y un 23% de la "masa y la energía".
#6 Es el 4% de la masa y energía del universo.
#1 Joer, casi mejor que me leo la fuente
Que se lo digan a mordisquitos
#11 Es que no tiene por qué variar.
Porque, a todo eso, se supone que habrán comprobado que un elemento, como por ejemplo una estrella, tiene siempre la misma gravedad y esta, la gravedad suya propia, no varía en ningún caso en función de otros elementos.
#5 La existenciaLa de materia oscura se induce a partir de anomalías en la gravedad a escala de cúmulos de galaxias y estrellas que rotan demasiado rápido en las afueras de las galaxias.
#10 Pero esa no es pregunta, querido Fortuna.
http://www.selmacyoushondar.com/attachments/article/30/J.Feng_M.Trodden_-_Dark_Worlds.pdf
Vamos que también....