La Materia Oscura es uno de los enigmas más complicados a los que la comunidad científica pueda hacer frente.

En el puzzle del Universo es muy difícil encajar una pieza que de explicación a todos los interrogantes planteados.

Llamo a esta teoría de cálculo inverso, porque lo primero que calculo es el total de materia oscura difuminada que mantiene de media la galaxia, para luego aplicar esa media a nuestro sistema solar y ver si se siguen cumpliendo las leyes de Newton y Kepler.

Empecemos con la definición de Materia Oscura : el término se acuñó debido fundamentalmente a que se observó con los telescopios que las estrellas situadas en el exterior de las galaxias se movían con mayor rapidez que las estrellas situadas en el interior lo cual contradecía la Segunda Ley de Kepler: (1609): “El radio vector que une el planeta y el Sol barre áreas iguales en tiempos iguales”. La ley de las áreas es equivalente a la constancia del momento angular, es decir, cuando el planeta está más alejado del Sol (afelio) su velocidad es menor que cuando está más cercano al Sol (perihelio).

Haciendo extensiva la 2ª ley de Kepler a la galaxia, las estrellas interiores deberían girar más rápidamente que las exteriores.

Una vez descrito el problema veamos las premisas que tenemos que considerar:

1ª de las observaciones se deduce que la Materia Oscura es como un halo esférico que rodea la galaxia. Ya que la galaxia en líneas generales gira como lo hace una rueda maciza de una carreta es como si las estrellas estuviesen sostenidas por dicho rueda.

Además las estrellas situadas entre 2 brazos de la galaxia se deberían de mover a menor velocidad que las que están situadas en los brazos al verse sometidas estas últimas a mayor atracción gravitatoria. Pero la experiencia nos dice que todas las estrellas situadas a la misma distancia del centro galáctico giran aproximadamente a la misma velocidad.

2º Si la Materia Oscura es como un halo esferoidal que cubre toda la galaxia, debemos de pensar que la materia oscura también está en nuestro sistema solar, en la Tierra y. entre nosotros aunque no la detectamos. Y si es así ¿por qué en nuestro sistema solar se cumplen las Leyes de Kepler y a nivel galáctico no?

La consideración de un halo que rodea toda la galaxia excluye algunas teorías que se basan en la búsqueda de materia oscura concentrada en focos gravitacionales galácticos que producen lentes gravitatorios o mini agujeros negros causantes de estas perturbaciones.
Actualmente la teoría mas extendida para dar explicación es la teoría de la “Gravedad Modificada “que viene a decir que la gravedad en grandes distancias se comporta de manera diferente a como se comporta en distancias de magnitud equivalente a la de nuestro sistema solar donde sigue las Leyes de Newton, Einstein y Lagrange. Pero esta idea aún es controvertida y provoca muchas mas cuestiones aún sin explicar.

Debemos de buscar una teoría de Materia Oscura que tenga aplicación tanto en nuestro sistema solar como en la totalidad de nuestra galaxia.

Previamente reflexionemos cómo se trasmite la gravedad; los estudios modernos (Modelo Estándar) siguen la vía de la partícula portadora que hoy llamamos Bosón de Higgs (o Gravitón) y que actualmente se está buscando en el acelerador de partículas LHC.

Por otro lado si la atracción entre los cuerpos celestes se manifiesta a través del espacio que llamamos vacío; debemos concluir que dicho espacio no está totalmente vacío sino que mantiene Bosones de Higgs que trasmiten la fuerza de gravedad, aunque en baja concentración.

Según sea la concentración de Bosones de Higgs se producirá mayor o menor fuerza gravitacional;

En un agujero negro se produciría gran concentración de Bosones de Higgs.

En una estrella la concentración de Bosones sería muy inferior a la concentración existente en un Agujero Negro, aunque mayor que la existente en el espacio exterior.

En el espacio vacío o espacio exterior existe una baja concentración de Bosones de Higgs.

Así pues a 1 metro de la superficie de la Tierra; a la altura de nuestras manos, aunque aparentemente sólo apreciamos aire; sin embargo hay una gran concentración de Bosones de Higgs ya que notamos una atracción muy fuerte hacia la Tierra. Pero estos Bosones son tan diminutos que hasta ahora nadie ha sido capaz de detectarlos.

Una vez reflexionado sobre la trasmisión de la gravedad pasemos a considerar las dimensiones de una galaxia tipo como puede ser nuestra Vía Láctea:

La Vía Láctea posee aproximadamente 10 elevado a 12 masas solares y un diámetro de 100.000 años luz; unos 200.000 millones de estrellas; su densidad media es de 0,1 la del sol por pársec cúbico y por cubo de 1000 kilómetros de lado la densidad media es de 7 gramos.

10.000 años luz de anchura media; 12.000 años luz en la parte central y 5.000 en el resto.

En estos 7 gramos de densidad media en la galaxia por cubo de 1000 kilómetros de lado, está incluida la totalidad de la Materia Oscura difuminada uniformemente y soportada por la partícula transmisora de la gravedad; los Bosones de Higgs.

Esta densidad aunque muy baja habría que extrapolarla a la totalidad del volumen ocupado por la galaxia, tengamos en cuenta que la materia visible ocuparía un volumen aproximado del 1% sobre el volumen total.
Con esta extrapolación encontraríamos la masa total perdida de Materia Oscura.

Estos 7 gramos por cada 1.000 kilómetros cúbicos ; aunque no afectarían al movimiento de los planetas en nuestro sistema solar, que cumplirían así con las Leyes de Kepler, sin embargo a nivel galáctico conformarían la masa de Materia Oscura necesaria para explicar el movimiento de las estrellas exteriores e interiores de la galaxia.

La Materia Oscura sería pues despreciable a nivel de nuestro Sistema Solar y muy significativa a nivel Galáctico. De tal manera que a nivel de sistema solar se aplicarían a la perfección las leyes de Newton, Einstein y Kepler, ya que la materia oscura (mas o menos distribuida con cierta uniformidad a nivel galáctico) sería despreciable sin embargo a nivel de sistema solar.

Los Bosones formarían como una tela oscura con las estrellas pegadas a ella.

La densidad media iría decreciendo fuera de la galaxia pues la densidad del halo decrece ante la lejanía de focos masivos.

Los Bosones de Higgs formando un halo esferoidal alrededor de la galaxia darían una explicación adecuada a la mayoría de las cuestiones que plantea el enigma de la Materia Oscura.

La partícula portadora de la Materia Oscura coincidiría pues con la partícula portadora de la gravedad que llamamos Boson de Higgs o Gravitón ; partícula que aún no hemos sido capaces de detectar.

Autor : Angel Pérez Sánchez (Investigador de la Asociación de Astrofísica y Estudios del Hombre de Madrid);
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Vie, 20/08/2010 - 16:41