Label: Materia oscura
Solo un 5% de nuestro
universo está constituido por materia ‘ordinaria’, la que supuestamente
conocemos, pero incluso este pequeño porcentaje es difícil de rastrear.
Hace décadas que los astrónomos buscan dónde se esconden en el cosmos
más de la mitad de los bariones, partículas como los neutrones y
protones, y con la ayuda del observatorio espacial XMM-Newton de rayos X
los han encontrado: en el ardiente gas intergaláctico.
Las misteriosas energía y materia oscuras constituyen, respectivamente, el 70% y el 25% del universo. El resto, la materia común que compone todo lo que vemos, desde las estrellas y galaxias hasta los planetas y nosotros mismos, representa tan solo un 5%.
Los astrónomos han calculado que ese es el porcentaje de materia ordinaria, formada básicamente por bariones (partículas con tres quarks como los neutrones y protones), a partir de las observaciones del fondo cósmico de microondas, la luz más antigua en la historia del cosmos originada unos 380.000 años después del Big Bang.
Las observaciones de galaxias muy distantes permiten seguir la evolución de esta materia durante el primer par de miles de millones de años del universo. Sin embargo, justo después más de la mitad desaparece.
Se estima que las estrellas y el gas interestelar frío –su materia prima– que impregna las galaxias no alcanzan el 10% de la materia común. Sumando el gas caliente difuso de los halos que rodean las galaxias y el todavía más caliente que rellena los cúmulos galácticos –las estructuras cósmicas más grandes que se mantienen unidas por la gravedad–, el porcentaje no llega al 20%.
Esta pequeña proporción no debe sorprender. Las estrellas, galaxias y los cúmulos galácticos se forman en los nudos más densos de la red cósmica, ese entramado de filamentos de materia oscura y ordinaria que se extiende por todo el universo. Aunque estas zonas son densas, también son raras, por lo que no son los mejores sitios para encontrar la mayor parte de la materia cósmica.
En busca de los bariones perdidos
Los astrónomos pensaron entonces que los bariones ‘desaparecidos’ debían estar en los ubicuos filamentos de la red cósmica, donde, sin embargo, la materia es menos densa, y por tanto, más difícil de observar. Utilizando diferentes técnicas, pudieron localizar una buena porción de este material intergaláctico, principalmente sus componentes fríos y cálido (gas a cientos de miles de grados), elevando el porcentaje total a un respetable 60%, pero dejando el misterio general sin resolver. ¿Dónde está el otro 40%?
Fabrizio y muchos otros astrónomos de todo el mundo han seguido las huellas de los bariones restantes durante casi dos décadas, desde que los observatorios de rayos X como XMM-Newton de la Agencia Espacial Europea (ESA) y Chandra de la NASA se pusieron a disposición de la comunidad científica.
Observando en esa franja del espectro electromagnético, fue cuando pudieron detectar gas intergaláctico realmente caliente, con temperaturas de alrededor de un millón de grados o más, que estaba bloqueando los rayos X emitidos por fuentes aún más distantes.
Para este estudio, los autores utilizaron XMM-Newton para observar un cuásar, una galaxia masiva con un agujero negro supermasivo en su centro que devora activamente materia y brilla intensamente desde los rayos X hasta las ondas de radio. Analizaron este cuásar, cuya luz tarda más de 4.000 millones de años en llegar a nosotros, durante 18 días entre 2015 y 2017, en lo que se convirtió en la observación de rayos X más larga jamás realizada de esta fuente.
Comienzan nuevas búsquedas
Este extraordinario resultado supone el comienzo de una nueva búsqueda. Se necesitarán nuevas observaciones de diferentes fuentes astronómicas para confirmar si estos hallazgos son verdaderamente universales, y para investigar más a fondo el estado físico de este material tan largamente buscado.
Fabrizio y sus colegas se plantean ahora estudiar más cuásares con XMM-Newton y Chandra en los próximos años. Sin embargo, para explorar completamente la distribución y las propiedades del llamado medio intergaláctico cálido-caliente, se necesitarán instrumentos más sensibles, como el Telescopio Avanzado para la Astrofísica de Alta Energía (Athena), que la ESA tiene previsto lanzar en 2028.
SINC
Las misteriosas energía y materia oscuras constituyen, respectivamente, el 70% y el 25% del universo. El resto, la materia común que compone todo lo que vemos, desde las estrellas y galaxias hasta los planetas y nosotros mismos, representa tan solo un 5%.
El gas intergaláctico constituye la mayor parte de la materia
ordinaria del cosmos que, a su vez, tan solo representa el 5% del total
del universo. / ESA
Los astrónomos han calculado que ese es el porcentaje de materia ordinaria, formada básicamente por bariones (partículas con tres quarks como los neutrones y protones), a partir de las observaciones del fondo cósmico de microondas, la luz más antigua en la historia del cosmos originada unos 380.000 años después del Big Bang.
Los bariones perdidos estaban en el gas intergaláctico caliente que constituye cerca del 40% de la materia ordinaria
Las observaciones de galaxias muy distantes permiten seguir la evolución de esta materia durante el primer par de miles de millones de años del universo. Sin embargo, justo después más de la mitad desaparece.
"Los bariones perdidos son uno de los mayores misterios de la astrofísica moderna", explica Fabrizio Nicastro, autor principal de un estudio publicado esta semana en Nature y en el que se ofrece una solución al problema. "Sabemos que esta materia debe estar ahí fuera, la vemos en el universo temprano, pero luego la perdemos de vista. ¿Adónde se fue?".
Se estima que las estrellas y el gas interestelar frío –su materia prima– que impregna las galaxias no alcanzan el 10% de la materia común. Sumando el gas caliente difuso de los halos que rodean las galaxias y el todavía más caliente que rellena los cúmulos galácticos –las estructuras cósmicas más grandes que se mantienen unidas por la gravedad–, el porcentaje no llega al 20%.
Esta pequeña proporción no debe sorprender. Las estrellas, galaxias y los cúmulos galácticos se forman en los nudos más densos de la red cósmica, ese entramado de filamentos de materia oscura y ordinaria que se extiende por todo el universo. Aunque estas zonas son densas, también son raras, por lo que no son los mejores sitios para encontrar la mayor parte de la materia cósmica.
En busca de los bariones perdidos
Los astrónomos pensaron entonces que los bariones ‘desaparecidos’ debían estar en los ubicuos filamentos de la red cósmica, donde, sin embargo, la materia es menos densa, y por tanto, más difícil de observar. Utilizando diferentes técnicas, pudieron localizar una buena porción de este material intergaláctico, principalmente sus componentes fríos y cálido (gas a cientos de miles de grados), elevando el porcentaje total a un respetable 60%, pero dejando el misterio general sin resolver. ¿Dónde está el otro 40%?
El descubrimiento se realizó utilizando observaciones de un cuásar distante, una galaxia con un agujero negro supermasivo que devora materia y brilla
Fabrizio y muchos otros astrónomos de todo el mundo han seguido las huellas de los bariones restantes durante casi dos décadas, desde que los observatorios de rayos X como XMM-Newton de la Agencia Espacial Europea (ESA) y Chandra de la NASA se pusieron a disposición de la comunidad científica.
Observando en esa franja del espectro electromagnético, fue cuando pudieron detectar gas intergaláctico realmente caliente, con temperaturas de alrededor de un millón de grados o más, que estaba bloqueando los rayos X emitidos por fuentes aún más distantes.
Para este estudio, los autores utilizaron XMM-Newton para observar un cuásar, una galaxia masiva con un agujero negro supermasivo en su centro que devora activamente materia y brilla intensamente desde los rayos X hasta las ondas de radio. Analizaron este cuásar, cuya luz tarda más de 4.000 millones de años en llegar a nosotros, durante 18 días entre 2015 y 2017, en lo que se convirtió en la observación de rayos X más larga jamás realizada de esta fuente.
Los astrónomos han utilizado el observatorio espacial XMM-Newton (abajo a la derecha) para encontrar el componente caliente del medio intergaláctico (en verde) observando un lejano cuásar (arriba a la izquierda). / ESA et al.
"Después de examinar los datos, logramos encontrar la señal del oxígeno en el gas intergaláctico caliente entre nosotros y el cuásar, en dos puntos diferentes a lo largo de la línea de visión", dice Fabrizio."Esto está sucediendo porque hay enormes reservas de material, incluido oxígeno, depositado allí, y justo en la cantidad que esperábamos, por lo que finalmente podemos completar el hueco que faltaba en el conjunto de bariones del universo".
Comienzan nuevas búsquedas
Este extraordinario resultado supone el comienzo de una nueva búsqueda. Se necesitarán nuevas observaciones de diferentes fuentes astronómicas para confirmar si estos hallazgos son verdaderamente universales, y para investigar más a fondo el estado físico de este material tan largamente buscado.
Fabrizio y sus colegas se plantean ahora estudiar más cuásares con XMM-Newton y Chandra en los próximos años. Sin embargo, para explorar completamente la distribución y las propiedades del llamado medio intergaláctico cálido-caliente, se necesitarán instrumentos más sensibles, como el Telescopio Avanzado para la Astrofísica de Alta Energía (Athena), que la ESA tiene previsto lanzar en 2028.
Para los próximos pasos en este campo se necesitará la mayor sensibilidad del telescopio Athena
"El descubrimiento con XMM-Newton de los bariones desaparecidos es un primer paso emocionante para caracterizar completamente las circunstancias y estructuras en las que se encuentran estas partículas", dice la coautora Jelle Kaastra del Instituto Holandés de Investigación Espacial.
"Para los próximos pasos necesitaremos la sensibilidad mucho mayor de Athena –añade–, que tiene como uno de sus objetivos principales el estudio del medio intergaláctico cálido-caliente, con lo que mejoraremos nuestra comprensión de cómo crecen las estructuras en la historia del universo".
"Estamos orgullosos de que XMM-Newton haya descubierto la señal débil de este evasivo material, escondido en una niebla caliente de un millón de grados que se extiende por el espacio intergaláctico a lo largo de cientos de miles de años luz", destaca Norbert Schartel, uno de los científicos que trabaja con este telescopio en la ESA, quien concluye: "Ahora que sabemos que estos bariones ya no están perdidos, no podemos esperar para estudiarlos con gran detalle".
SINC
Los astrónomos del observatorio espacial XMM-Newton de la ESA han rastreado los halos gaseosos que rodean las galaxias en busca de materia perdida que, se cree, podría hallarse allí. Sin embargo, no han tenido éxito. ¿Dónde podría estar?
Toda la materia del Universo existe bien en forma de materia ‘normal’, bien en forma de la invisible y particularmente esquiva materia oscura, que es seis veces más abundante.
Curiosamente, los científicos que estudian galaxias cercanas han descubierto en los últimos años que contienen tres veces menos materia normal de la esperada; por ejemplo, nuestra Vía Láctea presenta menos de la mitad de la cantidad prevista.
Jiangtao Li, de la Universidad de Michigan (Estados Unidos), es el autor principal de un nuevo artículo al respecto y explica que se trata de “un misterio que preocupa desde hace mucho tiempo, que ha llevado a los científicos a hacer grandes esfuerzos para buscar esta materia perdida”.
“¿Por qué no está en las galaxias o, si está, por qué no la vemos? Y si no está, ¿dónde está? Es importante resolver este rompecabezas, ya que es una de las mayores incertidumbres en nuestros modelos, tanto del Universo temprano como de la formación de las galaxias”.
Los científicos creen que, en lugar de encontrarse en la mayor parte de la galaxia que podemos observar ópticamente, se podría hallar en una región de gas caliente que se extiende más allá, formando el halo galáctico.
Estos halos esféricos y calientes se han detectado con anterioridad, pero se trata de regiones tan tenues que resultan difíciles de observar detalladamente, ya que su emisión de rayos X se puede perder y resultar imposible de distinguir de la radiación de fondo. A menudo, los científicos observan una pequeña distancia en esta región y extrapolan los hallazgos, pero esto puede dar resultados variables y poco claros.
Jiangtao y sus colegas querían medir el gas caliente a mayores distancias con el observatorio espacial de rayos X XMM-Newton de la ESA. Estudiaron seis galaxias espirales similares y combinaron los datos para crear una galaxia con sus propiedades medias.
“De esta forma, la señal de la galaxia resulta más potente y el fondo de rayos X muestra un mejor comportamiento”, añade Joel Bregman, investigador de la misma universidad y coautor del artículo.
“Así, fuimos capaces de ver la emisión de rayos X unas tres veces más lejos que si observáramos una única galaxia, por lo que nuestra extrapolación resultó más precisa y fiable”.
Las galaxias espirales masivas y aisladas ofrecen la mejor oportunidad de buscar materia perdida. Son lo bastante masivas como para que el gas alcance temperaturas de millones de grados y así emitan rayos X, y en gran medida han evitado la contaminación con otros materiales por la formación de estrellas o la interacción con otras galaxias.
Se busca
Los resultados del equipo de científicos mostraron que, al final, el halo que rodea galaxias como las observadas no puede contener toda la materia perdida. A pesar de extrapolar casi 30 veces el radio de la Vía Láctea, siguen faltando casi tres cuartas partes de la materia prevista.
Hay dos teorías alternativas principales: o bien la materia se encuentra almacenada en otra fase gaseosa difícil de observar (quizá una fase más caliente y tenue, o una fase más fría y densa), o bien se halla en una porción del espacio que no está cubierta por nuestras observaciones actuales o que emite rayos X demasiado débiles para detectarlos.
En cualquier caso, como las galaxias no contienen suficiente materia perdida, es posible que la hayan expulsado al espacio, quizás empujadas por inyecciones de energía procedentes de la explosión de estrellas o de agujeros negros supermasivos.
Hay dos teorías alternativas principales: o bien la materia se encuentra almacenada en otra fase gaseosa difícil de observar (quizá una fase más caliente y tenue, o una fase más fría y densa), o bien se halla en una porción del espacio que no está cubierta por nuestras observaciones actuales o que emite rayos X demasiado débiles para detectarlos.
En cualquier caso, como las galaxias no contienen suficiente materia perdida, es posible que la hayan expulsado al espacio, quizás empujadas por inyecciones de energía procedentes de la explosión de estrellas o de agujeros negros supermasivos.
“Este trabajo es importante porque contribuye a crear modelos de galaxias más realistas, lo que a su vez nos ayudará a comprender mejor cómo se formó y evolucionó nuestra propia Galaxia —reconoce Norbert Schartel, científico del proyecto XMM-Newton de la ESA— Los hallazgos de este tipo serían imposibles sin la increíble sensibilidad de XMM-Newton”.
“En el futuro, los científicos podrán añadir aún más galaxias a nuestras muestras de estudio y utilizar XMM-Newton en colaboración con otros observatorios de alta energía, como el futuro Telescopio Avanzado para la Astrofísica de Alta Energía (Athena) de la ESA, para sondear las extensas porciones de baja densidad en las fronteras de las galaxias y seguir desvelando los misterios de la materia perdida del Universo”.
esa
Aunque todavía no se
ha podido detectar, la materia oscura constituye alrededor del 27% del
universo y sus efectos se dejan notar en el movimiento de las galaxias.
Sin embargo, investigadores de la Universidad de Yale (EE UU) han
comprobado que en al menos una galaxia, denominada NGC1052-DF2, no
aparece ni rastro de materia oscura, solo la masa de sus cúmulos de
estrellas.
Investigadores de EE UU y Canadá han encontrado una lejana galaxia que, de forma inesperada, no contiene materia oscura, ese misterioso material cuya masa parece tener efectos gravitatorios sobre la materia visible, como las estrellas y las galaxias, afectando a sus movimientos por el universo.
De hecho, los científicos piensan que el 27 % del universo es materia oscura, siendo la materia ordinaria, la que vemos, tan solo el 5%. El 68 % restante correspondería a la también enigmática energía oscura.
En la mayoría de las galaxias, la materia oscura es el tipo predominante de materia. En galaxias como la Vía Láctea, normalmente hay alrededor de 30 veces más materia oscura que materia ‘normal’ (la que se calcula con la masa de sus estrellas). Curiosamente, esta proporción de materia oscura aumenta tanto en galaxias mayores como en las menores a la nuestra. Por ejemplo, las galaxias enanas tienen 400 veces más materia oscura.
En este contexto, el equipo liderado por el profesor Pieter van Dokkum de la Universidad de Yale ha analizado la galaxia NGC1052-DF2 (situada cerca de NGC 1052 en la constelación de Cetus, a unos 63 millones de años luz) y ha descubierto que carece de materia oscura.
Masa solo de estrellas
Paradójicamente, según los científicos, el hecho de descubrir galaxias como NGC1052-DF2 puede ayudar a descartar algunas de las teorías cosmológicas que se han propuesto como alternativas a la materia oscura, incluidas las que consideran que habría que modificar las leyes de Newton para explicar el movimiento de las galaxias.
SINC
Investigadores de EE UU y Canadá han encontrado una lejana galaxia que, de forma inesperada, no contiene materia oscura, ese misterioso material cuya masa parece tener efectos gravitatorios sobre la materia visible, como las estrellas y las galaxias, afectando a sus movimientos por el universo.
Entorno de la galaxia NGC1052
(esferoide blanquecino a la izquierda), en cuyas proximidades se
encuentra NGC1052-DF2. / Adam Block/Mount Lemmon SkyCenter/University of
Arizona
Los movimientos de diez cúmulos de estrellas de NGC1052-DF2 indican que esta galaxia no tiene materia oscura
De hecho, los científicos piensan que el 27 % del universo es materia oscura, siendo la materia ordinaria, la que vemos, tan solo el 5%. El 68 % restante correspondería a la también enigmática energía oscura.
En la mayoría de las galaxias, la materia oscura es el tipo predominante de materia. En galaxias como la Vía Láctea, normalmente hay alrededor de 30 veces más materia oscura que materia ‘normal’ (la que se calcula con la masa de sus estrellas). Curiosamente, esta proporción de materia oscura aumenta tanto en galaxias mayores como en las menores a la nuestra. Por ejemplo, las galaxias enanas tienen 400 veces más materia oscura.
En este contexto, el equipo liderado por el profesor Pieter van Dokkum de la Universidad de Yale ha analizado la galaxia NGC1052-DF2 (situada cerca de NGC 1052 en la constelación de Cetus, a unos 63 millones de años luz) y ha descubierto que carece de materia oscura.
Masa solo de estrellas
“Basándonos en los movimientos de diez cúmulos de brillantes estrellas que se encuentran dentro de ella, hemos encontrado que la masa de NGC1052-DF2 es esencialmente la misma que la masa aparente de las estrellas visibles”, señalan los autores, que destacan: “Este hallazgo sugiere que esta galaxia, a diferencia de otras, no parece tener ninguna materia oscura en absoluto”.
Paradójicamente, según los científicos, el hecho de descubrir galaxias como NGC1052-DF2 puede ayudar a descartar algunas de las teorías cosmológicas que se han propuesto como alternativas a la materia oscura, incluidas las que consideran que habría que modificar las leyes de Newton para explicar el movimiento de las galaxias.
SINC
La materia oscura es cada vez desconcertante. Físicos de todas partes
del mundo han estado intentando durante décadas determinar la
naturaleza de estas raras partículas de materia, que no emiten ni
reflejan radiación electromagnética y que por tanto son indetectables,
al menos directamente, para telescopios y radiotelescopios.
Imagen en rayos X del cúmulo galáctico
de Perseo, a aproximadamente 240 millones de años-luz de la Tierra. La
radiación X emitida por las galaxias y los cúmulos galácticos presenta
todavía numerosos cabos sueltos para los astrofísicos. Resolver algunos
de ellos podría proporcionar pistas sobre la naturaleza de la misteriosa
materia oscura. (Foto: NASA)
La existencia de la materia oscura fue sugerida en la década de 1930
para explicar ciertas observaciones astronómicas que parecían
imposibles: los movimientos de bastantes objetos astronómicos denotaban
la acción de una fuerza de gravedad muy superior a la aportada por la
materia normal. Esa masa extra debía por tanto corresponder a materia
que no se podía ver en la banda de la luz y en ninguna otra del espectro
electromagnético.
Entre las muchas evidencias de esta "influencia fantasma" cabe citar
el movimiento orbital de las estrellas alrededor de los centros de sus
respectivas galaxias. Dicho movimiento no concuerda con el calculado a
partir de la presencia exclusiva de materia normal y solo se explica con
la presencia de materia adicional, la oscura.
Esta misteriosa materia extra escondida, distribuida de un modo que
tampoco se corresponde con la simple presencia de agujeros negros
convencionales, es la responsable de que las galaxias no se fragmenten
en tiras cuando giran sobre sí mismas. En otras palabras, no hay
suficiente materia normal en el universo para generar la cantidad de
gravedad necesaria para evitar que las galaxias se disgreguen en
jirones.
A partir de análisis de esa influencia gravitatoria extra ejercida
por la masa de la materia oscura, se ha calculado qué porcentaje de la
masa del universo es aportado por la materia normal y cuál es por tanto
atribuible a la oscura. La materia normal, como la que da forma a las
estrellas y la Tierra, constituye aproximadamente el 15 por ciento de
toda la materia del universo. Así pues, la materia oscura debe
representar el 85 por ciento restante. Pero hasta la fecha, y a pesar de
las exhaustivas investigaciones realizadas, todavía no se ha conseguido
identificar a las partículas constituyentes.
El equipo de Joachim Kopp, de la Universidad Johannes Gutenberg de
Maguncia, en Alemania, presenta ahora una teoría novedosa sobre la
materia oscura, que implica que sus partículas podrían ser muy distintas
de lo que se ha venido creyendo. Concretamente, las partículas de
materia oscura serían muy ligeras, casi cien veces más que los
electrones, en marcado contraste con los numerosos modelos
convencionales según los cuales las partículas de materia oscura son muy
pesadas.
Entre las candidatas favoritas a partícula de la materia oscura
destacan las llamadas partículas masivas de interacción débil (WIMPs por
sus siglas en inglés). La comunidad científica las está buscando en el
laboratorio subterráneo italiano del Gran Sasso, por ejemplo. Pero en
los últimos tiempos, aumentan año tras año los indicios de que es
improbable que las WIMPs sean candidatas viables a partículas de la
materia oscura. Parece pues que hay que comenzar a considerar otras
alternativas, tal como subraya el profesor Kopp, y estas probablemente
se ajusten más al mencionado retrato robot de una partícula casi cien
veces más ligera que el electrón.
NCYT
El telescopio Mayall,
que desde 1973 opera en el observatorio de Kitt Peak en Arizona (EE
UU), ha empezado su reforma para alojar a DESI, un instrumento con el
que se tratará de resolver el misterio de la energía oscura creando el
mayor mapa en 3D del universo. En este proyecto participa el Instituto
de Astrofísica de Andalucía.
IAA- CSIC
Hace cuarenta y cinco años, un telescopio alojado dentro de una cúpula de catorce plantas y quinientas toneladas observó el cielo nocturno por primera vez y registró sus observaciones en placas fotográficas de vidrio.
Imagen de larga exposición con las
trayectorias de las estrellas en el observatorio de Kitt Peak. La mayor
de las cúpulas es la que aloja el telescopio de Mayall, donde se
instalará DESI. / P. Marenfeld and NOAO/AURA/NSF. © 2010 The Regents of
the University of California, through the Lawrence Berkeley National
Laboratory.
Hoy, ese telescopio de cuatro metros, el Nicholas U. Mayall situado en el observatorio de Kitt Peak (Arizona), cierra su cúpula para prepararse para desempeñar un nuevo papel en su historial científico: la creación del mapa tridimensional más grande del universo, que podría ayudar a resolver el misterio de la energía oscura, responsable de la expansión acelerada del universo.
El telescopio Mayall desempeñará un nuevo papel en su historial científico: la creación del mapa tridimensional más grande del universo
Este cierre temporal del telescopio pone en marcha la construcción de la infraestructura necesaria para la instalación de DESI (siglas en inglés de Instrumento Espectroscópico para la Energía Oscura), que comenzará en 2019 una campaña de observación de cinco años y que revelará cómo la energía oscura y la gravedad han competido a lo largo del tiempo, desde el origen del universo, para configurar cómo se agrupan las galaxias y la materia oscura a gran escala.
"Este día marca un hito enorme para nosotros. Ahora retiramos el equipo viejo y comenzamos el proceso de un año para instalar DESI", señala Michael Levi (Berkeley Lab), director del proyecto. DESI es fruto de una colaboración internacional formada por más de cuatrocientos físicos y astrónomos coordinada desde el Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL, California), y en la que participa el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC).
Un instrumento con cinco mil ojos
DESI utilizará un conjunto de cinco mil robots giratorios, cuidadosamente coreografiados para apuntar su cable de fibra óptica a una secuencia programada de objetos del espacio profundo, que incluye millones de galaxias y cuásares (galaxias que albergan agujeros negros supermasivos en sus núcleos).
Los cables de fibra óptica transportarán la luz de estos objetos a diez espectrógrafos, que medirán sus propiedades y ayudarán a identificar la distancia de los objetos y la velocidad a la que se alejan de nosotros. Las observaciones de DESI proporcionarán una mirada profunda al universo primitivo, hasta hace unos once mil millones de años.
DESI utilizará cinco mil robots giratorios para apuntar su cable de fibra óptica a una secuencia programada de galaxias, cuásares y otros objetos del espacio profundo
Después de una exposición de veinte minutos, el telescopio apuntará a una nueva porción del cielo, y en menos de un minuto los robots rotarán y cambiarán de posición las miles de fibras ópticas para tomar una nueva exposición. Esta secuencia se repetirá durante toda una noche de observación durante los cinco años de operación de DESI en el telescopio Mayall.
DESI escaneará un tercio del cielo y obtendrá cerca de diez veces más datos que su predecesor, el cartografiado BOSS (acrónimo en inglés de Sondeo Espectroscópico de Oscilaciones Bariónicas), basado en una secuencia de placas de metal, con fibras conectadas a mano en agujeros perforados para observar los objetos.
Además de proporcionar nuevos datos sobre la expansión y la estructura a gran escala del universo, DESI ayudará a establecer límites a las teorías alternativas a la relatividad general y permitirá conocer en detalle los procesos de formación de la estructura del universo, e incluso podría proporcionar nuevas medidas de la masa de los neutrinos, un tipo de partículas subatómicas abundantes y muy evasivas.
Se espera que la instalación de los componentes de DESI concluya en abril de 2019, con las primeras observaciones científicas planeadas para septiembre de 2019.
Participación española
El Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) participa en DESI desde el inicio del proyecto en 2010. “Hemos liderado el diseño y construcción de un prototipo para el desarrollo de los robots posicionadores de fibra óptica, capaces de alcanzar una precisión de una micra, un tamaño entre diez y veinte veces menor que el de una célula” señala Francisco Prada, investigador del IAA y responsable del grupo regional Granada-Madrid-Tenerife que participa en la colaboración DESI. "Este desarrollo instrumental ha constituido todo un hito para nuestro país, donde hemos competido al máximo nivel e involucrado a empresas españolas”, añade.
El grupo Granada-Madrid-Tenerife (GMT) que participa en la Colaboración DESI está formado por un equipo multidisciplinar de científicos, ingenieros y tecnólogos que ha colaborado estrechamente con empresas en España y Europa para afrontar el desafío que ha supuesto el desarrollo del robot posicionador de fibras ópticas y la placa focal para el instrumento DESI. Está liderado por el IAA y participan la Escuela Politécnica Superior de la Universidad Autónoma de Madrid, el Instituto de Física Teórica UAM-CSIC y el Instituto de Astrofísica de Canarias.
IAA- CSIC
Investigadores dicen ahora que su presencia no es necesaria para explicar el Universo
Materia oscura, una historia de 80 años
En 1933, el astrónomo suizo Fritz Zwicky hizo un descubrimiento que dejó al mundo entero sin habla: según él, en efecto, el Universo contenía mucha más materia de la que podemos ver. Los astrónomos bautizaron a ese nuevo tipo de materia como “materia oscura” y el concepto empezó a cobrar importancia durante la pasada década de los 70, cuando el astrónomo norteamericano vera Rubin recurrió a esa enigmática forma de materia para explicar la velocidad y los movimientos aparentemente inexplicables de muchas estrellas.
Desde entonces, investigadores de todo el mundo han dedicado una enorme cantidad de esfuerzo y recursos para identificar esa materia oscura, tanto directamente en el espacio como en experimentos de física de partículas en los mayores aceleradores disponibles. Aunque siempre sin resultado alguno.
En 1998 estalló una segunda "bomba científica": un equipo de investigadores australianos y estadounidenses descubrió, en efecto, que la expansión del Universo, conocida desde los tiempos de de Edwin Hubble, no era uniforme, sino acelerada. Es decir que, de forma inexplicable, el Universo crecía cada vez más deprisa. Alguna clase de energía desconocida tenía que ser, por fuerza, la impulsora de esa aceleración sin freno. El hallazgo mereció un premio Nobel en 2011.
Sin embargo, y a pesar de los enormes recursos utilizados desde entonces, ninguna teoría o prueba observacional ha sido aún capaz de caracterizar esta "energía oscura", a todas luces más poderosa que la energía gravitatoria de Newton. En resumen, tanto la materia oscura como la energía oscura son dos misterios que traen de cabeza a los investigadores desde hace décadas, 80 años y 20 años, respectivamente.
En la actualidad, existen tres formas de describir el Universo: la teoría de la relatividad general de Einstein, la ley de Gravitación Universal de Newton y la Mecánica Cuántica. Y el modelo de Universo que ha obtenido más consenso hasta ahora es que, al principio de los tiempos, hubo un Big Bang, seguido de un proceso de expansión que hoy en día, 13.700 millones de años después, se sigue produciendo.
Sin embargo, en palabras de André Maeder, del departamento de Astronomía de la Universidad de Ginebra y autor principal de la nueva investigación, "en ese modelo de Universo hay una hipótesis de partida que, en mi opinión, no se ha tenido en cuenta. Me estoy refiriendo a la invariancia de escala en el espacio vacío. En otras palabras, significa que tanto el espacio vacío como sus propiedades no cambian después de una dilatación o de una contracción".
El espacio vacío, de hecho, ocupa un lugar destacado en las ecuaciones de Einstein, en las que se representa como una cantidad determinada, la "constante cosmológica" de la que depende por completo el modelo de Universo que nos es más familiar. Basándose en su nueva hipótesis, Maeder ha reexaminado ahora ese modelo de Universo, pero añadiendo la invariancia de escala del espacio vacío, que también está presente en la teoría fundamental del electromagnetismo.
¿Significa eso que por fin tenemos una solución para describir la expansión del Universo y el movimiento aparentemente inexplicable de las estrellas y las galaxias? Puede que estemos más cerca de ella de lo que pensamos.
De hecho, cuando Maeder puso a prueba su modelo en una serie de test cosmológicos, halló que sus resultados coincidían con las observaciones. Y también determinó que su modelo era capaz de predecir la expansión acelerada del Universo sin tener que recurrir en modo alguno a la energía oscura. En resumen, llegó a la conclusión de que es muy posible que, después de todo, la energía oscura no existe, ya que la expansión acelerada está contenida en las ecuaciones de la física.
En un segundo momento, Maeder se centró en las leyes de Newton, un caso específico de las ecuaciones de la relatividad general. Y resultó que esas leyes también sufrían sutiles modificaciones cuando se les aplicaban las hipótesis de Maeder. En concreto, mostraban una pequeña aceleración "hacia fuera", que se volvía particularmente significativa en densidades bajas.
En otras palabras, al aplicar esa ley modificada de Newton a los movimientos de cúmulos de galaxias, resultó que esos movimientos, (al contrario de lo que propuso Zwicky en 1933), podían explicarse a la perfección teniendo en cuenta solo la materia visible. Lo cual implica que no se necesita una "materia oscura" para explicar las altas velocidades que alcanzan algunas estrellas en las zonas externas de sus galaxias.
Por último, en una tercera prueba, Maeder se centró en la dispersión de las velocidades de estrellas que oscilan alrededor del plano de nuestra propia galaxia, la Vía Láctea. Y el resultado fue que dicha dispersión, que parece incrementarse con la edad de esas estrellas y para cuyo origen no existe hoy un consenso, también se explicaba a la perfección utilizando la hipótesis de la invariancia del espacio vacío.
El trabajo de Maeder, pues, abre el camino hacia una concepción totalmente nueva de la astronomía y que parece, además, ser capaz de resolver las principales controversias científicas de la actualidad. "El anuncio de este modelo -explica el propio Maeder- que por lo menos resuelve dos de los mayores misterios de la astronomía, es fiel al espíritu de la ciencia: nada puede darse por sentado, ni en términos de experiencia, ni de observación, ni del simple razonamiento de los seres humanos".
ABC
Después de varias décadas de experimentos infructuosos y búsquedas sin cuartel, cada vez son más los investigadores que ponen en duda la existencia de lo que hemos dado en llamar materia y energía “oscuras”.
Desde hace casi un siglo, los científicos están convencidos de que el Universo contiene mucha más materia de la que podemos observar directamente. Es decir, que "ahí arriba" debe haber un tipo de “materia oscura” que no emite radiación alguna y que, por lo tanto, resulta invisible incluso para nuestros más avanzados instrumentos. Solo sabemos que está ahí por los efectos gravitatorios que ejerce sobre la materia que sí podemos observar. El concepto, de hecho, ha servido para justificar el movimiento a menudo inexplicable de muchas estrellas y galaxias, que actúan y se mueven como si estuvieran sido atraídas por "algo" que, sin embargo, no conseguimos ver.
Por otra parte, también se ha postulado la existencia de algo aún más misterioso, una “energía oscura” más poderosa que la gravedad y que sería responsable de la expansión acelerada a la que se ve sometida el Universo en que vivimos.
Sin embargo, según un nuevo modelo recién propuesto por investigadores de la Universidad de Ginebra (UNIGE), ambas cosas, la materia y la energía oscuras, podrían dejar muy pronto de tener validez. De hecho, los fenómenos que aparentemente ambas describen podrían explicarse sin necesidad de recurrir a su existencia.
El trabajo, recién publicado en The Astrophysical Journal, explota un nuevo modelo teórico basado en la llamada "escala de invariancia del espacio vacío" (su capacidad de no cambiar incluso si varían la escala de longitud o la energía), y todo parece indicar que esa propiedad es perfectamente capaz de dar respuesta a los dos mayores misterios astronómicos de nuestro tiempo.
Desde hace casi un siglo, los científicos están convencidos de que el Universo contiene mucha más materia de la que podemos observar directamente. Es decir, que "ahí arriba" debe haber un tipo de “materia oscura” que no emite radiación alguna y que, por lo tanto, resulta invisible incluso para nuestros más avanzados instrumentos. Solo sabemos que está ahí por los efectos gravitatorios que ejerce sobre la materia que sí podemos observar. El concepto, de hecho, ha servido para justificar el movimiento a menudo inexplicable de muchas estrellas y galaxias, que actúan y se mueven como si estuvieran sido atraídas por "algo" que, sin embargo, no conseguimos ver.
Por otra parte, también se ha postulado la existencia de algo aún más misterioso, una “energía oscura” más poderosa que la gravedad y que sería responsable de la expansión acelerada a la que se ve sometida el Universo en que vivimos.
Sin embargo, según un nuevo modelo recién propuesto por investigadores de la Universidad de Ginebra (UNIGE), ambas cosas, la materia y la energía oscuras, podrían dejar muy pronto de tener validez. De hecho, los fenómenos que aparentemente ambas describen podrían explicarse sin necesidad de recurrir a su existencia.
El trabajo, recién publicado en The Astrophysical Journal, explota un nuevo modelo teórico basado en la llamada "escala de invariancia del espacio vacío" (su capacidad de no cambiar incluso si varían la escala de longitud o la energía), y todo parece indicar que esa propiedad es perfectamente capaz de dar respuesta a los dos mayores misterios astronómicos de nuestro tiempo.
Materia oscura, una historia de 80 años
En 1933, el astrónomo suizo Fritz Zwicky hizo un descubrimiento que dejó al mundo entero sin habla: según él, en efecto, el Universo contenía mucha más materia de la que podemos ver. Los astrónomos bautizaron a ese nuevo tipo de materia como “materia oscura” y el concepto empezó a cobrar importancia durante la pasada década de los 70, cuando el astrónomo norteamericano vera Rubin recurrió a esa enigmática forma de materia para explicar la velocidad y los movimientos aparentemente inexplicables de muchas estrellas.
Desde entonces, investigadores de todo el mundo han dedicado una enorme cantidad de esfuerzo y recursos para identificar esa materia oscura, tanto directamente en el espacio como en experimentos de física de partículas en los mayores aceleradores disponibles. Aunque siempre sin resultado alguno.
En 1998 estalló una segunda "bomba científica": un equipo de investigadores australianos y estadounidenses descubrió, en efecto, que la expansión del Universo, conocida desde los tiempos de de Edwin Hubble, no era uniforme, sino acelerada. Es decir que, de forma inexplicable, el Universo crecía cada vez más deprisa. Alguna clase de energía desconocida tenía que ser, por fuerza, la impulsora de esa aceleración sin freno. El hallazgo mereció un premio Nobel en 2011.
Sin embargo, y a pesar de los enormes recursos utilizados desde entonces, ninguna teoría o prueba observacional ha sido aún capaz de caracterizar esta "energía oscura", a todas luces más poderosa que la energía gravitatoria de Newton. En resumen, tanto la materia oscura como la energía oscura son dos misterios que traen de cabeza a los investigadores desde hace décadas, 80 años y 20 años, respectivamente.
En la actualidad, existen tres formas de describir el Universo: la teoría de la relatividad general de Einstein, la ley de Gravitación Universal de Newton y la Mecánica Cuántica. Y el modelo de Universo que ha obtenido más consenso hasta ahora es que, al principio de los tiempos, hubo un Big Bang, seguido de un proceso de expansión que hoy en día, 13.700 millones de años después, se sigue produciendo.
Sin embargo, en palabras de André Maeder, del departamento de Astronomía de la Universidad de Ginebra y autor principal de la nueva investigación, "en ese modelo de Universo hay una hipótesis de partida que, en mi opinión, no se ha tenido en cuenta. Me estoy refiriendo a la invariancia de escala en el espacio vacío. En otras palabras, significa que tanto el espacio vacío como sus propiedades no cambian después de una dilatación o de una contracción".
El espacio vacío, de hecho, ocupa un lugar destacado en las ecuaciones de Einstein, en las que se representa como una cantidad determinada, la "constante cosmológica" de la que depende por completo el modelo de Universo que nos es más familiar. Basándose en su nueva hipótesis, Maeder ha reexaminado ahora ese modelo de Universo, pero añadiendo la invariancia de escala del espacio vacío, que también está presente en la teoría fundamental del electromagnetismo.
¿Significa eso que por fin tenemos una solución para describir la expansión del Universo y el movimiento aparentemente inexplicable de las estrellas y las galaxias? Puede que estemos más cerca de ella de lo que pensamos.
De hecho, cuando Maeder puso a prueba su modelo en una serie de test cosmológicos, halló que sus resultados coincidían con las observaciones. Y también determinó que su modelo era capaz de predecir la expansión acelerada del Universo sin tener que recurrir en modo alguno a la energía oscura. En resumen, llegó a la conclusión de que es muy posible que, después de todo, la energía oscura no existe, ya que la expansión acelerada está contenida en las ecuaciones de la física.
En un segundo momento, Maeder se centró en las leyes de Newton, un caso específico de las ecuaciones de la relatividad general. Y resultó que esas leyes también sufrían sutiles modificaciones cuando se les aplicaban las hipótesis de Maeder. En concreto, mostraban una pequeña aceleración "hacia fuera", que se volvía particularmente significativa en densidades bajas.
En otras palabras, al aplicar esa ley modificada de Newton a los movimientos de cúmulos de galaxias, resultó que esos movimientos, (al contrario de lo que propuso Zwicky en 1933), podían explicarse a la perfección teniendo en cuenta solo la materia visible. Lo cual implica que no se necesita una "materia oscura" para explicar las altas velocidades que alcanzan algunas estrellas en las zonas externas de sus galaxias.
Por último, en una tercera prueba, Maeder se centró en la dispersión de las velocidades de estrellas que oscilan alrededor del plano de nuestra propia galaxia, la Vía Láctea. Y el resultado fue que dicha dispersión, que parece incrementarse con la edad de esas estrellas y para cuyo origen no existe hoy un consenso, también se explicaba a la perfección utilizando la hipótesis de la invariancia del espacio vacío.
El trabajo de Maeder, pues, abre el camino hacia una concepción totalmente nueva de la astronomía y que parece, además, ser capaz de resolver las principales controversias científicas de la actualidad. "El anuncio de este modelo -explica el propio Maeder- que por lo menos resuelve dos de los mayores misterios de la astronomía, es fiel al espíritu de la ciencia: nada puede darse por sentado, ni en términos de experiencia, ni de observación, ni del simple razonamiento de los seres humanos".
ABC
El colisionador de
hadrones es el experimento más sofisticado que hayamos diseñado jamás. Y
entre sus objetivos se encuentra la búsqueda de la esquiva y extraña
materia oscura. Pero, ¿cómo se hace?
Calibrar la máquina más sofisticada del mundo
El LHC, como decíamos, es el ingenio tecnológico más sofisticado y complejo que jamás hayamos diseñado y construido. Hablamos de una máquina que mide veintisiete kilómetros de circunferencia, trabaja a casi dos grados por encima del cero absoluto y "dispara" partículas al 99,99% de la velocidad de la luz. ¿Y para qué necesitamos algo como el LHC? Este enorme laboratorio fue diseñado para colisionar haces de hadrones, más exactamente de protones, con el propósito principal de examinar la validez y límites del Modelo Estándar de la física. Este, como recordaréis, es actualmente el marco teórico de la física de partículas que aceptamos y usamos para conocer el universo tal y como es.
Un experimento tan gigantesco puede dividirse en otros experimentos que forman el conjunto. Entre ellos se encuentra el CMS, o Solenoide compacto de Muones, uno de los dos detectores de partículas de propósito general del Gran Colisionador de Hadrones. Este detector tiene una forma cilíndrica, con más de veinte metros de largo por dieciséis de ancho. Y pesa nada menos que 12.500 toneladas. ¿Cómo se pone a punto tremendo armatoste? "La exigencia es que un cacharro que mide veintiún metros de altura esté alineado con 200 micras de precisión. Se puede hacer con láseres, pero yo lo calibraba con unas partículas que 'llueven' del cielo llamadas muones".
Con estas palabras, Pablo nos cuenta su experiencia como doctorando. Su tesis versó sobre la calibración de este aparato. "Usando estos muones, con técnicas matemáticas avanzadas, puedes decir con precisión dónde están los detectores. Eso es lo que hice durante mi tesis". Los muones son unas partículas subatómicas con una masa 200 veces mayor que la del electrón.
Cuando el LHC comenzó a funcionar, Pablo estaba en primera línea, nervioso, ya que de su trabajo dependía, en gran parte, de que el LHC funcionara correctamente. Y funcionó, como sabemos. El CERN es uno de los centros colaborativos más prolíficos de nuestro tiempo.
"La materia oscura es transparente"
Uno de los temas más apasionantes en los que Pablo está envuelto es la búsqueda de una de las sustancias más extrañas y misteriosas del universo: la materia oscura. "De momento la única manera de detectarla es a través de sus fenómenos gravitatorios". Con estas palabras, el físico nos explica que no es posible, por el momento, detectar directamente la materia oscura. ¿A qué se debe? "La materia oscura sí que interactúa gravitacionalmente, como la materia ordinaria, pero no interacciona ni electromagnéticamente ni mediante fuerzas nucleares ni nada por el estilo", afirma.
Allí lo que hacen es esperar a que un trocito de materia oscura que pase por la Tierra interaccione con un átomo de materia. ¿De qué manera? Pues moviéndolo. Como decíamos, no interacciona de forma "clásica" con la materia ordinaria. Pero sí que lo haría mediante la gravedad, ya que posee masa, lo que podría desviar a algún átomo aislado. Esto lo sabríamos porque se habría movido sin razón aparente. "La interpretación sería que ha pasado una partícula de materia oscura y ha golpeado al átomo. La tercera manera sería obtener antimateria en los colisionadores". Colisionadores como el LHC, por supuesto. "Esto consistiría en que, a partir de dos 'trozos' de materia, produzcas uno de antimateria". Y es que la materia oscura está a nuestro alrededor, constantemente, aunque no la veamos.
¿Qué tiene de especial la materia oscura?
Desde que se puso en marcha, el LHC ha estado buscando (y encontrando) nuevas partículas más masivas y energéticas. Como recordaréis, en LHC permaneció un tiempo parado debido a un pequeño accidente. "Para aliviar los mecanismos que se encargan de que el sistema aguante bien las enormes fuerzas mecánicas a las que se somete el LHC hay unas válvulas. En el primer sobrecalentamiento, la válvula no terminó de actuar bien y hubo una pequeña explosión, por parte de la válvula, y movió el tubo. Esto hubiera sido fácil de reparar, pero lo que costó más tiempo es que hubo que rediseñar el sistema de válvulas y eso lleva más trabajo".
Rediseñar el sistema de válvulas llevó mucho más trabajo
Un trabajo que implicó a miles de personas, como todo lo que se realiza en el CERN. Sólo en el CMS colaboraron para su construcción unas 2.600 personas procedentes de 180 institutos científicos diferentes. Entre ellos estaba Pablo. "El entorno del CERN es muy multicultural. Es agotador también, pero aprendes mucho de cómo funcionan en otros países. Allí hay aspectos culturales muy importantes y eso te abre mucho la mente". Y es que el laboratorio más grande que existe requiere de recursos y personas excepcionales. "La gente se piensa que en el CERN somos cuatro gatos. Pero este laboratorio es fruto de la colaboración de miles de personas".
hipertextual
¿Cómo se busca materia oscura en el universo? ¿Y qué tiene que ver esto con acelerar partículas a toda velocidad en una máquina que mide kilómetros? El Large Hadron Collider es probablemente la máquina más sofisticada que ha creado el ser humano en toda su historia. Durante el pasado Campus Aquae 2017, en Cartagena, Murcia, tuvimos la oportunidad de hablar con Pablo Martínez Ruiz del Árbol, un físico de la Universidad de Cantabria que trabaja liderando y coordinando búsquedas de materia oscura en el CMS del LHC. Además, este físico fue el encargado de calibrar los detectores de muones de este sistema de detección. ¿Cómo se cumple con semejante tarea?
Calibrar la máquina más sofisticada del mundo
El LHC, como decíamos, es el ingenio tecnológico más sofisticado y complejo que jamás hayamos diseñado y construido. Hablamos de una máquina que mide veintisiete kilómetros de circunferencia, trabaja a casi dos grados por encima del cero absoluto y "dispara" partículas al 99,99% de la velocidad de la luz. ¿Y para qué necesitamos algo como el LHC? Este enorme laboratorio fue diseñado para colisionar haces de hadrones, más exactamente de protones, con el propósito principal de examinar la validez y límites del Modelo Estándar de la física. Este, como recordaréis, es actualmente el marco teórico de la física de partículas que aceptamos y usamos para conocer el universo tal y como es.
Un experimento tan gigantesco puede dividirse en otros experimentos que forman el conjunto. Entre ellos se encuentra el CMS, o Solenoide compacto de Muones, uno de los dos detectores de partículas de propósito general del Gran Colisionador de Hadrones. Este detector tiene una forma cilíndrica, con más de veinte metros de largo por dieciséis de ancho. Y pesa nada menos que 12.500 toneladas. ¿Cómo se pone a punto tremendo armatoste? "La exigencia es que un cacharro que mide veintiún metros de altura esté alineado con 200 micras de precisión. Se puede hacer con láseres, pero yo lo calibraba con unas partículas que 'llueven' del cielo llamadas muones".
"Usando muones, con técnicas matemáticas avanzadas, puedes decir con precisión dónde están los detectores"
Con estas palabras, Pablo nos cuenta su experiencia como doctorando. Su tesis versó sobre la calibración de este aparato. "Usando estos muones, con técnicas matemáticas avanzadas, puedes decir con precisión dónde están los detectores. Eso es lo que hice durante mi tesis". Los muones son unas partículas subatómicas con una masa 200 veces mayor que la del electrón.
Cuando el LHC comenzó a funcionar, Pablo estaba en primera línea, nervioso, ya que de su trabajo dependía, en gran parte, de que el LHC funcionara correctamente. Y funcionó, como sabemos. El CERN es uno de los centros colaborativos más prolíficos de nuestro tiempo.
"La materia oscura es transparente"
Uno de los temas más apasionantes en los que Pablo está envuelto es la búsqueda de una de las sustancias más extrañas y misteriosas del universo: la materia oscura. "De momento la única manera de detectarla es a través de sus fenómenos gravitatorios". Con estas palabras, el físico nos explica que no es posible, por el momento, detectar directamente la materia oscura. ¿A qué se debe? "La materia oscura sí que interactúa gravitacionalmente, como la materia ordinaria, pero no interacciona ni electromagnéticamente ni mediante fuerzas nucleares ni nada por el estilo", afirma.
"La llamamos oscura, pero en realidad no es oscura. Es transparente".
Al no interaccionar con la luz, ni con ninguna de las señales que usamos para explorar el cosmos, es imposible saber que realmente está ahí. O eso creemos. "Existen tres técnicas en desarrollo para intentar detectar materia oscura", nos explica el físico. "La primera consiste en comprobar si la materia interacciona consigo misma, si da lugar a algún tipo de fotón". Si una partícula de materia oscura chocara con otra, como ocurre con los electrones, por ejemplo, el resultado sería la formación de un fotón.
"Hay muchos experimentos observacionales que están barriendo la galaxia en busca de un exceso de emisión fotones que no se pueda explicar a partir de las fuentes que conocemos". El problema, explica Pablo, es que la galaxia es un sitio complejo donde hay una infinidad de procesos, fenómenos, fuentes... que dificultan esta tarea. "Otro método", continúa, "consiste en construir aquí, en la Tierra, detectores bajo el suelo; en sitios recónditos, en minas y lugares en los que no exista ruido". "La llamamos oscura, pero en realidad no es oscura. Es transparente"
Allí lo que hacen es esperar a que un trocito de materia oscura que pase por la Tierra interaccione con un átomo de materia. ¿De qué manera? Pues moviéndolo. Como decíamos, no interacciona de forma "clásica" con la materia ordinaria. Pero sí que lo haría mediante la gravedad, ya que posee masa, lo que podría desviar a algún átomo aislado. Esto lo sabríamos porque se habría movido sin razón aparente. "La interpretación sería que ha pasado una partícula de materia oscura y ha golpeado al átomo. La tercera manera sería obtener antimateria en los colisionadores". Colisionadores como el LHC, por supuesto. "Esto consistiría en que, a partir de dos 'trozos' de materia, produzcas uno de antimateria". Y es que la materia oscura está a nuestro alrededor, constantemente, aunque no la veamos.
¿Qué tiene de especial la materia oscura?
"No pretendo dar una visión, ni mucho menos, catastrofista", explica Pablo cuando insistimos en por qué debería importarnos la materia oscura. "Si a la gente le hablas de un supuesto meteorito que se acercara a la Tierra, todo el mundo estaría de acuerdo en que es algo que deberíamos investigar. ¿Y si viniera una masa de materia oscura? Los tiempos en el universo son muy grandes y mil años no son nada. Pero con el tiempo, la gravedad puede desestabilizar un sistema. Imagina lo siguiente: un cúmulo de materia oscura muy masiva desestabiliza, por ejemplo, a una estrella cercana. Así, la mueve y la lanza contra otra", continúa.
"Por supuesto, es un proceso que tardaría miles de millones de años, pero está ahí, es algo que necesitamos conocer. Porque, como dicen en las películas, la materia oscura 'está entre nosotros'. Y no sabemos ni lo que es". Por otro lado, la materia oscura también nos ayuda a darle una explicación al universo que conocemos. "La materia oscura explica por qué se producen las agregaciones que vemos en el universo. Que haya galaxias depende de la materia oscura", sentencia.De vuelta al LHC
Desde que se puso en marcha, el LHC ha estado buscando (y encontrando) nuevas partículas más masivas y energéticas. Como recordaréis, en LHC permaneció un tiempo parado debido a un pequeño accidente. "Para aliviar los mecanismos que se encargan de que el sistema aguante bien las enormes fuerzas mecánicas a las que se somete el LHC hay unas válvulas. En el primer sobrecalentamiento, la válvula no terminó de actuar bien y hubo una pequeña explosión, por parte de la válvula, y movió el tubo. Esto hubiera sido fácil de reparar, pero lo que costó más tiempo es que hubo que rediseñar el sistema de válvulas y eso lleva más trabajo".
Rediseñar el sistema de válvulas llevó mucho más trabajo
Un trabajo que implicó a miles de personas, como todo lo que se realiza en el CERN. Sólo en el CMS colaboraron para su construcción unas 2.600 personas procedentes de 180 institutos científicos diferentes. Entre ellos estaba Pablo. "El entorno del CERN es muy multicultural. Es agotador también, pero aprendes mucho de cómo funcionan en otros países. Allí hay aspectos culturales muy importantes y eso te abre mucho la mente". Y es que el laboratorio más grande que existe requiere de recursos y personas excepcionales. "La gente se piensa que en el CERN somos cuatro gatos. Pero este laboratorio es fruto de la colaboración de miles de personas".
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