06 noviembre 2008

Luz oscura iluminando materia oscura

Proponen una física más rica para las partículas constituyentes de la materia oscura de tal modo que el sector del Universo hecho de materia oscura estaría iluminado con su propia luz oscura. Nosotros, por otro lado, no podríamos ver esa luz.

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Según lo que se cree en la actualidad el Universo está compuesto por un 73% de energía oscura, un 23% de materia oscura no bariónica, es decir distinta de la materia ordinaria, y un 4% de átomos. Este 4% sería el responsable de todas las galaxias y estrellas que vemos. Nosotros formaríamos parte de sólo ese 4%.
La materia oscura por otra parte es bastante misteriosa y su naturaleza nos es, hasta el momento, desconocida. La materia oscura sería responsable de gran parte del campo gravitatorio presente en las galaxias. De hecho, según nuestros modelos, las galaxias se formarían alrededor de “grumos” de materia oscura. Pero aparte de poder sentir su tirón gravitatorio no podemos verla, ya que la luz no interaccionaría con ella, es sencillamente invisible. No emite ni bloquea la luz. Así que materia oscura no es lo mismo que materia negra y el término “oscuro” alude más a sus misteriosas propiedades que a sus cualidades ópticas.
A pesar de todo, la materia oscura debe de cumplir ciertas propiedades para que no entre en contradicción con las observaciones.
El candidato típico a materia oscura que se suele proponer son las WIMPS o partículas débilmente interactúantes. Las WIMPS son totalmente teóricas pero, aunque aparecen en ciertos modelos de supersimetría de baja escala y de dimensiones extras grandes, hasta ahora no se han detectado directamente ninguna de ellas. En todo caso al sector de materia oscura se le ha considerado hasta ahora bastante aburrido. Las partículas de ese sector no sólo interaccionaría poco con nosotros y nuestra materia ordinaria (incluyendo nuestros instrumentos), sino que también interaccionarían poco entre ellas.
Ahora Lotty Ackerman, Sean M. Carroll y colaboradores del Caltech especulan en un estudio con un nuevo tipo de partículas candidatas a formar parte de la materia oscura y que conferirían al sector de materia oscura una fenomenología más rica.
Exploran la posibilidad de que las partículas de materia oscura estuvieran acoplada bajo una fuerza gauge de largo alcance que vendría dada en la forma de un nuevo grupo abeliano sin romper denominado U(1)D de “fotones oscuros”. Además imaginan que estos “fotones oscuros” interaccionarían con los “fermiones” de la materia oscura, pero no directamente con lo fermiones del modelo estándar. Es decir, proponen un “electromagnetismo oscuro” para el sector oscuro. La materia oscura bajo este modelo sería pues un plasma que produciría efectos interesantes en la dinámica de la materia oscura.
Introducen además una “constante de estructura fina” para estas partículas análoga a la ordinaria del modelo estándar. Dando valores razonables a esta constante y a la masa de las partículas, y añadiendo simetría SU(2)L a la “carga” U(1)D llegan a un modelo que no sólo es compatible con las observaciones, sino que además explica ciertos problemas que los modelos actuales no hacen, concretamente la escasez de galaxias enanas. El acoplamiento entre la materia oscura y la “radiación oscura” (¡ojo!, no confundir con la energía oscura) suprimiría el crecimiento de estructuras a pequeña escala y por tanto de las galaxias enanas de materia ordinaria que crecieran sobre ellas.
De este modo el mundo de la materia oscura brillaría con luz propia, con su propia “luz oscura” que sería invisible para nosotros. Los autores especulan aún más y creen que es posible que hubiera “átomos oscuros” construidos con partículas de distinta “carga” que dieran lugar a su propia “química”. ¿Daría lugar esta química a su propia biología? Si así fuera cabría imaginar seres hechos de materia oscura que se plantearan qué diablos será ese 4% de Universo sin identificar.
Aunque la idea es un poco especulativa es de agradecer que alguien proponga nuevas ideas en este campo. La materia oscura representa el mayor porcentaje de masa del Universo, y no habría razón para asumir a priori que tendría una física menos rica e interesante que la de la materia ordinaria. Pero los problemas de falsabilidad, obviamente, también están ahí. Todo esto si la materia oscura finalmente existe, claro.

Fuentes y referencias:
Artículo original.
Foto: WMAP.

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