Alberto Casas. El lado oscuro del universo.

CSIC, 2010. 126 páginas.

Versión preliminar de otro libro que ya está reseñado aquí: La materia oscura y que habla del mismo tema, la misteriosa materia de la que apenas conocemos nada, salvo que está ahí porque vemos sus efectos.

Es curioso ver lo que avanza la ciencia en apenas 5 años porque en el otro libro había una gran cantidad de resultados experimentales que no aparecen aquí y que, aunque por desgracia siguen sin iluminar demasiado cual es la naturaleza de este esquivo elemento, al menos acotan el rango en el que se mueve.

Bueno.

Actualmente, el Sol no colapsa por su propio peso gracias a la presión ejercida por los fotones del plasma solar, que se opone a la compresión gravitatoria. Cuando el Sol se apague (dentro de bastantes miles de millones de años) sí colapsará y formará una pequeña “enana blanca”. Pero si, además de materia ordinaria, el Sol contiene materia oscura (lo que es perfectamente posible), ésta no siente ningún impedimento para comprimirse gravitatoriamente, y ya habrá colapsado en el centro del Sol. Existe, por tanto, una posibilidad de que el centro del Sol contenga una cantidad apreciable de materia oscura concentrada.
Desde la época de la Recombinación los dos tipos de materia (ordinaria y oscura) han seguido su curso de agrupación gravitatoria. Lo que indica la teoría es que si no hubiera materia oscura, el proceso de agrupamiento gravitatorio habría sido menos eficaz: habría tardado mucho más en empezar a generar galaxias y no se habrían llegado a crear los cúmulos de galaxias actuales. Las galaxias estarían mucho menos “hacinadas” en cúmulos. Por tanto, hace falta mucha más materia que la visible, precisamente en una proporción que concuerda con la esperada (un 23% de la densidad crítica). Así que la distribución actual de las galaxias nos da una importante prueba adicional de la existencia y abundancia de la materia oscura. Pero, además, nos dice algo extra acerca de su naturaleza.
Supongamos por un momento que la materia oscura estuviera formada por partículas que se mueven a gran velocidad, tanta que su energía cinética (la energía asociada a la velocidad) fuera mayor que la energía contenida en su propia masa. Una materia así se denomina “materia oscura caliente” en la jerga de los físicos. Pues bien, la materia oscura
caliente es ineficaz para producir el agrupamiento de galaxias que observamos. La razón es que la velocidad de las partículas que la forman sería tan grande que éstas escaparían a los efectos gravitatorios y no se acumularían. Por tanto, necesitamos “materia oscura fría” que desde el principio pueda agruparse por su propia gravedad. Esta importante característica permite descartar muchos candidatos a materia oscura.
Cuando se simula en un superordenador la evolución de la materia (asumiendo que la materia oscura es fría) a lo largo de 14.000 millones de años, se obtienen distribuciones finales que concuerdan muy bien con lo que realmente observamos. En la figura 9 vemos el resultado de una simulación de ese tipo para un fragmento del universo (la longitud del rectángulo es de unos 1.700 millones de años luz). La materia oscura aparece agrupada de forma “filamentosa”, como un amasijo de telarañas. En las zonas de más alta densidad (representadas como más luminosas) estarían insertadas las galaxias y cúmulos de galaxias. Ésta es la forma típica en la que creemos que la materia (ordinaria y oscura) está distribuida en el universo.
Además de información valiosísima acerca del carácter de la materia oscura, la distribución de galaxias guarda otros secretos. Recientemente se ha podido demostrar de manera convincente que la longitud de onda fundamental que apreciábamos en la radiación de fondo está también presente de forma prominente en la distribución de galaxias. En otras palabras, es mucho más fácil encontrar acumulaciones de galaxias separadas por esa distancia fundamental (convenientemente amplificada por efecto de la expansión del universo) que por distancias algo más grandes o más pequeñas. Esto es una huella inequívoca de que las galaxias y su distribución en el universo son realmente el resultado de la evolución de aquellas tenues fluctuaciones de densidad primitivas. Como veremos en el capítulo 5, el estudio de esta longitud característica en la distribución de las galaxias puede arrojar luz sobre la naturaleza de la energía oscura.

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