Columna Ciencia y Tecnología

¿Qué son la materia oscura y la energía oscura?

Mucho se puede comprender del universo, desde las primeras teorías que tratan de explicar su origen del ¿cómo surgió?, los científicos intentan explicar apoyándose en estudios a través de observaciones y en cálculos físico-matemáticos; por lo que los cosmólogos a través de cosmología, rama de la física se ocupan del estudio de los orígenes y la evolución física del universo.

El tema de cosmología física como ciencia se rastrea a comienzos del siglo XX, desde Albert Einstein entre 1915 y 1916 al formular la Teoría de la Relatividad, donde expone el primer modelo matemático conocido como Universo Estático e introduce la famosa constante cosmológica y la hipótesis como Principio Cosmológico.

En México, existen pocos trabajos y estudios respecto al tema de cosmología, entre estos se pueden citar las investigaciones de la joven doctora Abril Suárez Ramírez, Física teórica con especialidad en Cosmología, quien pertenece al Sistema Nacional de Investigadores (SNI) del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACyT). Actualmente es profesora investigadora de la carrera de Ingeniería en Aeronáutica de la Universidad Politécnica Metropolitana de Hidalgo (UPMH).

Desde su Tesis de maestría, titulada: Formación de Estructura a Gran Escala Modelada con Campos Escalares como Materia Oscura, se ha desarrollado boyantemente en este campo con publicaciones científicas.

La “cosmología” del término griego “Kosmo” significa orden y “loguía” estudio; Ciencia Física que se encarga de la evolución y el destino del universo, se fundamenta en observar las propiedades físicas desde su origen, forma y tamaño. Trata de dar respuesta a dos problemas físicos más importantes de los últimos años, ¿Que son la materia oscura y la energía oscura? En cosmología y astrofísica, se denomina energía oscura a una forma de energía presente en el espacio que tiende a acelerar la expansión del universo.

La materia oscura es un 70% de energía del universo, y que no es materia ordinaria. Su nombre refiere que no emite radiación electromagnética como la luz.

Su existencia se puede deducir a partir de sus efectos gravitacionales en la materia visible, tales como las estrellas o las galaxias. Al día de hoy el modelo cosmológico más aceptado para dar respuesta a la naturaleza de estos dos componentes es conocido como Materia Oscura Fría con constante cosmológica ΛCDM (por sus siglas en ingles).

En específico las partículas de materia oscura fría pueden tener grandes masas y se mueven despacio en comparación a la velocidad de la luz. Este modelo explica observaciones astronómicas a magnánimas escalas como la radiación cósmica de fondo del universo, y la formación de estructura a grandes escalas.

A pesar de estos resultados, el modelo ΛCDM cuenta con problemas a escalas galácticas como son las densidades altas en el centro de los halos galácticos, la sobreabundancia de pequeñas galaxias en sus simulaciones computacionales, entre otros.

Desde 2009, Abril Suárez en colaboración con el doctor Tonatiuh Matos investigador titular del Departamento de física, CINVESTAV Zacatenco y recientemente con el doctor Pierre-Henri Chavanis de la Universidad Paul Sabatier en Toulouse, Francia, han trabajado en un modelo alternativo de materia oscura llamado Materia Oscura Escalar.

En dicho modelo se propone a la materia oscura que consta de una masa y una autointeracción muy pequeñas, y de nuevo solo interacciona con el resto de la materia conocida a través de la gravedad. La materia oscura escalar se comporta más como onda que como partícula (por su masa tan pequeña), y los halos galácticos se pueden modelar como condensados gigantescos de un fluido de bosones.

La ventaja de dicho modelo es que puede aliviar los problemas que contiene ΛCDM a escalas galácticas sin alterar los logros ya obtenidos a escalas más grandes. En su más reciente publicación los doctores han logrado obtener características más precisas para dicho modelo correspondientes al universo temprano y su evolución en el tiempo, encontrando valores numéricos precisos de sus parámetros que podrían ayudar a distinguirlo en su búsqueda observacional y experimental.

La doctora está interesada en que se conozcan las investigaciones cosmológicas que se hacen en el país, y así quizás, en un futuro los estudiantes formen parte de estas colaboraciones nacionales e internacionales, siendo uno de ellos el descubridor de la materia oscura y energía oscura en el Universo.

Mtra. Alma Delia Paz Gómez

Desarrollo Humano, Ciencia y Tecnología Ingeniería en Aeronáutica

apaz@upmh.edu.mx