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Hemos tenido poco progreso en la identificación de una partícula de materia oscura:Rosa González

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*Hace unas semanas se descubrió la galaxia NGC 1277, con una curva de rotación Kepleriana. Es una galaxia con estrellas muy viejas y sin formación estelar, señaló la especialista *De Kepler a la materia oscura y la gravedad modificada fue el nombre de la nueva sesión del ciclo Noticias del cosmos, coordinado por Susana Lizano y Luis Felipe Rodríguez Jorge, miembros de El Colegio Nacional

| | 08 Ago 2023

“Hemos tenido poco o nulo progreso en la identificación de una partícula de materia oscura. Pero tenemos un paso muy significativo: entender cuál es el problema y cuál es su posible solución”, afirmó Rosa Amelia González, investigadora del Instituto de Radioastronomía y Astrofísica de la UNAM, al impartir la conferencia De Kepler a la materia oscura y la gravedad modificada, transmitida en vivo el 7 de agosto por las plataformas digitales de El Colegio Nacional.

La experta en astronomía extragaláctica observacional se refirió a un debate astronómico planteado hace décadas que continua sin una solución satisfactoria, el origen de la materia oscura y su presencia en el Universo. Recordó que Johannes Kepler, astrónomo y matemático alemán que planteó las leyes del movimiento planetario, nació hace poco más de 450 años, junto con Copérnico, Newton y Galileo. “Fue uno de los primeros cuatro astrónomos modernos. A él le preocupaba explicar la existencia de los seis planetas que se conocían en su época: Mercurio, Venus, Tierra, Marte, Júpiter y Saturno”.

Fue a partir de los datos del astrónomo danés Tycho Brahe, que observó de forma más precisa la posición de los planetas y confirmó que las órbitas de estos objetos celestes no eran redondas, sino elípticas, así se movían alrededor del Sol. La especialista en galaxias externas a la Vía Láctea explicó que, con estos datos, Kepler dedujo sus tres leyes reconocidas en la historia: la Ley de las órbitas elípticas que tienen los planetas; la Ley de las áreas, que plantea que los planetas cubren áreas iguales en tiempos iguales, es decir, cuando están cerca del Sol se mueven más rápido que cuando están lejos; y la Ley de los periodos, que se refiere a que el cuadrado de lo que tarda un planeta en dar la vuelta al Sol es proporcional al cubo del radio promedio de la órbita.

Agregó que, décadas después, Newton explicó estas leyes y corroboró que los movimientos de un cuerpo se explicaban por las fuerzas que son ejercidas sobre él, así confirmó experimentalmente su Teoría de la Gravitación Universal y terminó con las discusiones que venían de tiempos de Aristóteles.

De acuerdo con González, entre las observaciones astronómicas relacionadas con las investigaciones de Kepler, se encontraron las de la astrónoma estadounidense Vera Rubin, en los años 70 del siglo pasado, que estudió los giros de las estrellas en una galaxia de disco como la Vía Láctea; y las del astrónomo suizo Fritz Zwicky, quien postuló la existencia de una materia que los seres humanos no veían, pero tenía relación con la velocidad de las galaxias, la materia oscura.

“Nosotros medimos la curva de rotación de una galaxia, pero después podemos inferir las velocidades a partir de las masas, el gas emite luz y las estrellas del disco también emiten luz y, a partir de esa luz, podemos inferir su masa y después su velocidad. Pero hay una cuarta línea que nosotros no vemos y deducimos, pero que necesitamos para la curva de rotación, se llama halo y eso es la materia oscura o faltante”, detalló la investigadora de la UNAM.

Aseguró que otras evidencias de la existencia de la materia oscura es la radiación de fondo de microondas cósmico y la evolución de la estructura a gran escala del cosmos. “Hay una cantidad precisa de materia oscura que explica que veamos esta correspondencia entre las fluctuaciones de temperatura del fondo cósmico y las separaciones entre las fluctuaciones. Sin la materia oscura o faltante, el Universo hubiera evolucionado de manera más lenta y sería más homogéneo de lo que se ve”.

“Esta materia oscura no absorbe ni emite luz, es más bien transparente y no oscura. Interactúa poco consigo misma, con la materia bariónica y con los fotones y sólo mediante la gravedad”, subrayó la ponente. Sostuvo que, de los elementos que componen el Universo, la materia normal, los átomos, protones y neutrones representan el 5%; la materia oscura ocupa el 24%; y el 70% restante se refiere a la energía oscura. “En realidad, el 95% del Universo está compuesto por cosas que realmente no sabemos qué son. Necesitamos algo como la materia oscura para explicar los movimientos de las estrellas en la galaxia, y de las galaxias en los cúmulos, pero hay otras que la materia oscura no explica muy bien”.

En palabras de la especialista, para explicar el 24% de las cosas relacionadas con el Universo, existen alternativas como la llamada Dinámica Newtoniana Modificada (MOND), propuesta hace 40 años por el físico rumano Mordehai Milgrom, que se relaciona con la teoría general de la gravedad modificada, que no se ha desarrollado aún y plantea que la atracción gravitacional existe, porque las reglas de la gravedad están igualmente alteradas, y no por el exceso de materia oscura invisible o indetectable en el Universo.

En las últimas noticias del cosmos, “les quiero comentar que hace unas semanas se descubrió la galaxia NGC 1277, con una curva de rotación Kepleriana. Es una galaxia con estrellas muy viejas y sin formación estelar. Quienes creen en la materia oscura, dicen que perdió esta materia y no funciona la dinámica de MOND”. A pesar de la controversia entre los que apoyan la existencia de la materia oscura y quienes respaldan la dinámica de MOND, la ponente subrayó que esta última hace predicciones y tiene algunas ventajas, entre éstas, la explicación y la predicción de las curvas de rotación planas de las galaxias y de la aceleración radial.

Aunque también tiene desventajas, MOND no ayuda a establecer el espectro de potencias del fondo de microondas cósmico y no explica la totalidad de la “masa faltante” en cúmulos de galaxias. “Las conclusiones que yo les puedo ofrecer en todos estos años, es que hemos tenido poco o nulo progreso en la identificación de una partícula de materia oscura. Sin embargo, tenemos un paso muy significativo: entender cuál es el problema y cuál es su posible solución”, finalizó la experta.

La mesa De Kepler a la materia oscura y la gravedad modificada del ciclo Noticias del cosmos, coordinado por Susana Lizano y Luis Felipe Rodríguez Jorge, miembros de El Colegio Nacional, se encuentra disponible en el Canal de YouTube de la institución: elcolegionacionalmx.