La Colisión entre la Vía Láctea y Andrómeda

El Baile Cósmico del Futuro

En el vasto escenario del universo, hay eventos que trascienden nuestra comprensión y nos permiten vislumbrar la magnificencia del cosmos. Uno de estos eventos es la futura colisión entre dos gigantes galácticos: nuestra propia Vía Láctea y su vecina cercana, Andrómeda. En este post, exploraremos los fascinantes detalles de este épico encuentro cósmico y su impacto en el universo que conocemos.

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¿Qué es la teoría de la materia oscura caliente?

Hay dos teorías para explicar la composición de la materia oscura, y son la teoría de la materia oscura caliente (HDM) y la teoría de la materia oscura fría (CDM) por sus siglas en inglés. La principal diferencia entre las dos teorías es la velocidad de las partículas . Como habrás adivinado, las partículas HDM se mueven rápidamente (y por lo tanto están "calientes") mientras que las partículas CDM se mueven lentamente. El principal candidato a HDM para la materia oscura son los neutrinos, ya que interactúan muy débilmente y existen en cantidades tan grandes en el universo.

El principal problema con la teoría HDM es que las altas velocidades de las partículas (es decir, los neutrinos) en el universo temprano no podrían haber permitido que pequeñas fluctuaciones de densidad se agruparan para crear las grandes fluctuaciones que vemos ahora. Creemos que la materia (o en otras palabras, las galaxias) se distribuye por todo el universo, ya que ahora se debe al crecimiento de pequeñas fluctuaciones iniciales. Dado que los neutrinos se habrían movido tan rápido que estas pequeñas fluctuaciones iniciales se habrían suavizado, la teoría de HDM no puede explicar la distribución de las galaxias en el universo. La pequeña escala de este agrupamiento inicial que es imposible de mantener para los neutrinos está respaldada por las observaciones de COBE .

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¿Cuánta energía oscura hay en el universo?

 Las  cosas  que componen nuestro universo son difíciles de medir. Sabemos que la mayor parte de la densidad de materia y energía del universo consiste en energía oscura, la misteriosa fuerza desconocida que está impulsando la expansión del universo. Y sabemos que el resto es materia, tanto normal como oscura.

Sondeo de energí aoscura en cúmulo de galaxias.

Averiguar con precisión las proporciones de estos tres componentes es un desafío, pero los investigadores ahora dicen que han realizado una de las mediciones más precisas hasta ahora para determinar la proporción de materia.

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¿Qué es la energía oscura?

Una cantidad misteriosa conocida como energía oscura constituye casi las tres cuartas partes del universo, sin embargo, los científicos no están seguros de qué es, sino de cómo funciona. ¿Cómo, entonces, pueden saber que existe esta extraña fuente?

En 1929, el astrónomo estadounidense Edwin Hubble estudió las estrellas en explosión conocidas como supernovas para determinar que el universo se está expandiendo. Desde entonces, los científicos han tratado de determinar qué tan rápido. Parecía obvio que la gravedad, la fuerza que une a todos, frenaría el cosmos en expansión, por lo que la pregunta que muchos hicieron fue: ¿hasta qué punto se estaba desacelerando la expansión?

En la década de 1990, dos equipos independientes de astrofísicos volvieron a mirar supernovas distantes para calcular la desaceleración. Para su sorpresa, encontraron que la expansión del universo no se estaba desacelerando, ¡se estaba acelerando! Algo debe contrarrestar la gravedad, algo que los científicos denominaron " energía oscura ".

Al calcular la energía necesaria para superar la gravedad, los científicos determinaron que la energía oscura constituye aproximadamente el 68 por ciento del universo. La materia oscura constituye otro 27 por ciento, dejando la materia "normal" con la que estamos familiarizados para representar menos del 5 por ciento del cosmos que nos rodea.

Saber cómo la energía oscura afecta al universo en expansión solo les dice mucho a los científicos. Las propiedades de la cantidad desconocida todavía están en juego. Las observaciones recientes han indicado que la energía oscura se ha comportado constantemente a lo largo de la historia del universo, lo que proporciona cierta información sobre el material invisible.

Una posible solución para la energía oscura es que el universo está lleno de un campo de energía cambiante, conocido como "quintaesencia". Otra es que los científicos no comprenden correctamente cómo funciona la gravedad.

Sin embargo, la teoría principal considera que la energía oscura es una propiedad del espacio. Albert Einstein fue el primero en comprender que el espacio no estaba simplemente vacío. También entendió que más espacio podría seguir existiendo. En su teoría de la relatividad general, Einstein incluyó una constante cosmológica para explicar el universo estacionario que los científicos creían que existía. Después de que Hubble anunció el universo en expansión, Einstein llamó a su constante su "mayor error".

Pero el error de Einstein puede ser el mejor ajuste para la energía oscura. Al predecir que el espacio vacío puede tener su propia energía, la constante indica que a medida que surge más espacio, se agregará más energía al universo, lo que aumentará su expansión.

Aunque la constante cosmológica coincide con las observaciones, los científicos todavía no están seguros de por qué se ajusta.

La energía oscura constituye la mayor parte del universo, pero la materia oscura también cubre una parte considerable. Con casi el 27 por ciento del universo y el 80 por ciento de la materia, la materia oscura también juega un papel dominante.

Como la energía oscura, la materia oscura sigue confundiendo a los científicos. Mientras que la energía oscura es una fuerza que explica el universo en expansión, la materia oscura explica cómo los grupos de objetos funcionan juntos.

En la década de 1950, los científicos que estudiaban otras galaxias esperaban que la gravedad hiciera que los centros giraran más rápido que los bordes exteriores, basándose en la distribución de los objetos dentro de ellos. Para su sorpresa, ambas regiones giraron a la misma velocidad, lo que indica que las galaxias espirales contenían una masa significativamente mayor de la que parecían. Los estudios de gas dentro de galaxias elípticas y de cúmulos de galaxias revelaron que esta materia oculta se extendió por todo el universo.

Los científicos tienen varios candidatos potenciales para la materia oscura, que van desde objetos increíblemente oscuros hasta partículas extrañas. Pero cualquiera que sea la fuente tanto de la materia oscura como de la energía oscura, está claro que el universo está afectado por cosas que los científicos no pueden observar convencionalmente.

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Las grandes preguntas sobre la materia oscura

En la década de 1930, un astrónomo suizo llamado Fritz Zwicky notó que las galaxias en un grupo distante orbitaban entre sí mucho más rápido de lo que deberían, sabiendo cantidad de masa visible que tenían. Propuso que una sustancia invisible, a la que llamó materia oscura, podría estar tirando gravitacionalmente de estas galaxias.

Desde entonces, los investigadores han confirmado que este material misterioso se puede encontrar en todo el cosmos y que es seis veces más abundante que la materia normal que conforma las cosas comunes como las estrellas y las personas. Sin embargo, a pesar de ver la materia oscura en todo el universo, la mayoría de los científicos todavía se están rascando la cabeza. A continuación las 11 preguntas más grandes sin respuesta acerca de la materia oscura:

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La materia oscura. El mayor misterio del universo.

Todo lo que podemos ver del universo (materia, gas, estrellas...) compone tan solo el 5% del universo, el 95% restante corresponde a materia invisible (materia y energía oscura).

En los años sesenta, Rubin y Ford, formaron un equipo de astrónomos para estudiar la dinámica de las estrellas en las galaxias espirales. Pero lo que se encontraron fue sorprendente.

Para entenderlo mejor, recordemos esta ecuación:

Velocidad de un cuerpo en órbita.

La velocidad de las estrellas debería ser menor cuanto mayor sea su distancia respecto al centro de la galaxia, pero no es lo que se encontraron Rubin y Ford.

Lo que encontraron fue que la velocidad de las estrellas distantes parecía ser siempre aproximadamente la misma.

Como se puede apreciar en la imagen, la línea A corresponde a la distribución de velocidades esperada mientras que la línea B muestra lo que realmente midieron. Como se puede apreciar, la velocidad apenas varía con la distancia, lo que supuso un descubrimiento revolucionario, donde además de la materia visible, existe una materia invisible, (nombrada materia oscura) con mucha más masa que la materia visible.

De esta forma, tomando la ecuación anterior, vemos que el aumento de la distancia, r, se ve compensado por el aumento de masa de dicha materia hasta entonces desconocida, M. Así se explica que la velocidad apenas varíe con el aumento de la distancia.

En la actualidad conocemos muy poco sobre la materia oscura, no sabemos que elementos componen la materia oscura, (sabemos que existe gracias al efecto que causa en los objetos que la rodea), lo más probable es que esa partícula X que forma la materia oscura sea un axión o un neutralino, pero solo es una suposición, la búsqueda de dicha partícula X no ha hecho nada más que empezar.

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