Especial sobre el universo oscuro en la revista Nature

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La densidad de energía del universo se divide en tres componentes principales: un 68,3% de energía oscura, un 26,8% de materia oscura y de sólo un 4,9% de materia bariónica (o visible). Sabemos que existen la energía oscura y la materia oscura fuera de toda duda. Sin embargo, no conocemos su origen microscópico. Nos gustaría entenderlo con el mismo detalle con el que conocemos el de la materia bariónica. Todo un reto para la ciencia en el siglo XXI.

El misterio del universo oscuro es el tema del Nature Outlook, «The dark universe.» Te recomiendo disfrutar de sus artículos.

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Nos habla de la materia oscura Jeff Hecht, «Dark matter: What’s the matter?» Nature 537: S194–S197 (29 Sep 2016), doi: 10.1038/537S194a. En su opinión, como los límites de exclusión para las partículas WIMP se están acercando al fondo de neutrinos (de origen solar y atmosférico), le estamos poniendo cerco. Si no la encontramos pronto (en la próxima década), habrá que ir pensando en alternativas a las partículas WIMP. No menciona que, como ya he contado en este blog en alguna ocasión, ya se están desarrollando técnicas experimentales para detectar dichas partículas incluso por debajo del fondo de neutrinos. Hecht se apunta a los axiones como alternativa.

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La energía oscura (o la expansión acelerada del universo descubierta en 1998) es discutida por Stephen Battersby, «Dark energy: Staring into darkness,» Nature 537: S201–S204 (29 Sep 2016), doi: 10.1038/537S201a. Ahora mismo la explicación más satisfactoria a nivel observacional para la energía oscura es la constante cosmológica de Einstein. Además de la famosa colaboración DES (Dark Energy Survey), también se nos presenta a J-PAS (Javalambre Physics of the Accelerating Universe Astrophysical Survey) situada cerca de Teruel, España, sin olvidar a CHIME (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment). En pocos años tendremos los primeros resultados científicos de estas colaboraciones. Pero el punto de inflexión se logrará cerca de 2023, con el LSST (Large Synoptic Survey Telescope) en Chile, así como la futura misión WFIRST de la NASA.

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El universo oscuro también está formado por los neutrinos observados por IceCube y por los sistemas binarios de agujeros negros que podemos ver con ondas gravitacionales gracias a LIGO. Nos lo cuenta Mark Zastrow, «Revealing the unseen Universe,» Nature 537: S198–S199 (29 Sep 2016), doi: 10.1038/537S198a. No destaca la importancia del fondo estocástico de ondas gravitacionales, ni tampoco menciona el fondo cósmico de ondas gravitacionales. En cuanto a los neutrinos se centra en los ultraenergéticos observados por IceCube.

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También se incluyen dos entrevistas de Richard Hodson al Premio Nobel de Física 2006, «George Smoot,» Nature 537: S200 (29 Sep 2016), doi: 10.1038/537S200a, y al Premio Nobel de Física 2011, «Brian Schmidt,» Nature 537: S205 (29 Sep 2016), doi: 10.1038/537S205a. Y cuatro animaciones (Nature Videos) «Big box, small box, light-filled box with Serge Haroche,» Video, «Tick-tock cold cold clock with Bill Phillips,» Video, «Ain’t no stopping them now with Art McDonald,» Video, y «No such animal with Dan Shechtman,» Video.

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El especial finaliza con Neil Savage, «The dark universe: 4 big questions,» Nature 537: S206 (29 Sep 2016), doi: 10.1038/537S206a, que nos presenta las cuatro grandes preguntas abiertas sobre el universo oscuro. ¿Existe una partícula de materia oscura? ¿Interacciona la materia oscura con algo? (más allá de la gravitación). ¿Explica la constante cosmológica la energía oscura? ¿Cuál será el futuro del Universo?

En resumen, un Nature Outlook muy interesante y recomendable.



18 Comentarios

  1. Sólo un comentario menor referente a la frase «…los límites de exclusión para las partículas WIMP se están acercando al fondo cósmico de neutrinos, le estamos poniendo cerco.»
    El fondo de neutrinos que aparece en los diagramas de detección directa de materia oscura no es el ‘fondo cósmico de neutrinos’ (CNB) sino que es un fondo de neutrinos solares y atmosféricos, además de una pequeña contribución del fondo difuso de neutrinos producido por supernovas. Un saludo.

  2. Siempre que se habla todo lo relacionado a la materia oscura y energía oscura,me pregunto será que no hemos descubierto la manera de utilizar de otra manera la tecnología que existe para resolver esto o es que aún no disponemos de eso precisamente porque recuerdo lo que un filósofo dijo : Dadme una palanca y os movere el mundo. Me gustaría una respuesta sobre mi opinión. Gracias.

    1. Ivis, la ciencia avanza despacio (aunque parezca lo contrario). La energía oscura (la expansión acelerada del espaciotiempo) se descubrió en 1998 (aunque había indicios previos); se trata de un concepto joven y complejo, y 20 años es muy poco tiempo, con seguridad serán necesarias muchas décadas para desvelar sus secretos.

      Lo mismo pasa con la materia oscura, que estamos buscando en serio desde hace muy poco tiempo (los experimentos pioneros son de 1985, pero la búsqueda en serio se inició cerca de 2000). Avanzamos poco a poco, con paso firme, pero seguro que faltan muchas décadas hasta que desvelemos el misterio.

      Cambia el problema a otro campo, p.ej. el cáncer, ya Nixon dijo en 1971 que en la década de los 1970 se curarían todos los cánceres. ¿Cuánto falta para ello? Décadas. Sabemos mucho más sobre el cáncer, pero seguimos sin saber curarlo. En física sabemos cada año más sobre el universo oscuro, pero su origen microscópico sigue siendo un problema no resuelto. Y eso es lo apasionante de la ciencia, las preguntas sin respuesta (pues las respuestas siempre son aburridas, salvo cuando son el origen de nuevas preguntas).

      Francis

  3. Llamamos energía y materia oscura a algo que no sabemos que es y que no sabemos de que esta compuesto, algo parecido a lo que Colón llamo las Indias, se murió tranquilo pensando en que esas tierras descubiertas pertenecían a las Indias. «La fe es grande».

  4. Se enumeran los componentes principales y sus porcentajes: energía oscura, materia oscura y materia bariónica.

    Es decir, que se distinguen en un caso (oscura) la energía frente a la materia. Pero no así respecto al componente bariónico, que se reduce a materia, y no a energía. ¿Por qué?

    Saludos

    1. Víctor, la diferencia es la ecuación de estado termodinámica. La energía oscura es la componente del universo que tiene presión negativa; no te confundas, la energía oscura no es una forma de energía, a pesar de su «inapropiado» nombre (pues antigravita, mientras la energía siempre gravita). La materia tiene tiene presión positiva (luego gravita, no puede antigravitar). La diferencia entre materia oscura y «visible» es interaccionar con la luz (tener carga eléctrica) o no hacerlo (ser neutro para la carga eléctrica).

  5. Atención a esto, y no se trata de discutir ninguna teoría, vamos a los hechos que así es como se hace la ciencia:
    https://arxiv.org/abs/1609.05917
    está comentado en The Guardian:
    https://www.theguardian.com/science/life-and-physics/2016/oct/02/dark-matter-did-we-just-hear-the-most-exciting-phrase-in-science?CMP=twt_a-science_b-gdnscience

    Cuidado con afirmar cosas sobre la materia oscura, por el momento no se ha encontrado nada y llevamos ya 40 años buscando. No digo nada, pero simplemente seamos humildes y estemos abiertos a cualquier cosa que pueda suceder.

    1. Jose, ya he hablado del tema en este blog «La correlación entre materia bariónica y las curvas de rotación galáctica» LCMF 23 Sep 2016. El artículo científico observa una correlación, pero correlación no implica causalidad. El artículo ha sido malinterpretado por muchos medios, que no se han leído el artículo, pero que han entrevistado al autor, famoso por ser anti-materia-oscura. Su artículo científico y lo que dice en las entrevistas no tienen nada que ver. No te confundas, Jose.

  6. Gracias Francis, ahora he visto tu reseña.

    Tu blog es para mí un referente, lo digo sinceramente. Soy Doctor en Telecomunicaciones y gracias a ti consigo estar al día en muchos temas punteros, no solo de ciencia sino del mundo académico y universitario.

    Continúa por favor, si necesitas apoyo de nosotros tus lectores no dudes en pedírnoslo. Tu sano escepticismo nos enriquece a todos. Además das adecuado tratamiento a los outsiders que hacen «bogus science» como debe ser con ellos, sometiéndoles al escrutinio de la experimentación, o sea, simplemente ecuánime. Yo procuro leer a todo el mundo, sean mainstream o no, pero ante tanto ruido una voz sólida como la tuya es como te digo un referente.

    Dicho esto, quisiera pedirte si conoces algún artículo que hable de ondas electromagnéticas en la parte extremadamente baja del espectro, hablo no de ELF, sino mucho menos, de nanohertz o picohertz. No de ondas gravitatorias, sino electromagnéticas. No he sido capaz de encontrar nada en la WoS ni en Google Scholar.

    http://www.chaos.org.uk/~eddy/physics/scale/frequency.html

    Un abrazo,

    1. Jose, siendo teleco debes saber que son imposibles de detectar. ¿Has calculado su longitud de onda? Una antena de ese tamaño es imposible de concebir. ¿Has calculado cuál es su periodo en años? Una medida durante un tiempo tan largo es imposible de concebir. Siendo imposibles de detectar/observar no hay investigaciones sobre ellos ni en WoS ni en GS.

  7. Totalmente cierto, por eso me interesan, para tutelar una posible nueva investigación. El problema no es solo la antena, que ya es bastante, sino que la energía de un fotón con esta frecuencia es muy muy reducida.

    Pero se me ocurre una forma de abordarlo, usando obviamente estructuras del tamaño de la longitud de onda ya existentes a estas escalas que quiza puedan verse afectadas. No sé cuales podrían ser. Pero un enfoque sería buscar cierta coherencia constructiva (en las hipotéticas fuentes) que pudiese sumar su efecto hasta hacerlas detectables.

    Solo son especulaciones, si a alguien se le ocurre una idea, la apreciaría.
    Un saludo y gracias a ti y a todos los lectores,

  8. Soy un aficionado a estas cuestiones siendo la energía oscura y la masa oscura un tema que me ha apasionado y lo he dado muchas vueltas de forma teórica divirtiéndome mucho. Mi modesta opinión es que la masa oscura se genera o induce al comprimir la masa normal, por lo que al principio del universo había mucha masa oscura, la cual desaparece al expandirse el universo, y se transforma en energía oscura, acelerando las galaxias, conservando la energía y el momento. Por lo tanto, hay un vínculo claro entre la masa oscura y la energía oscura. Mi idea es larga de explicar y me decidí a exponerla en un libro titulado «la masa oscura y energía oscura…una idea».
    Un saludo

    1. Francisco, lo siento, pero en ciencia tu opinión no sirve para nada. Si tus ideas explican todos los datos disponibles sobre la materia oscura, publica tu idea. Si no, lo siento. Y por cierto, la «masa normal» no existe y la «masa oscura» tampoco. Supongo que te refieres a «materia bariónica» y «materia oscura».

      1. La idea la he plasmado en el libro que menciono, que es lo que he encontrado mas asequible dada mi condición de aficionado.
        Igual que un aficionado acude a una conferencia y hace una pregunta (en forma de exposición) al experto conferenciante con el fin de esperar una opinión del mismo, yo he configurado un libro como si fuera una exposición y ahora espero que expertos del tema opinen y me corrijan.
        Respecto al concepto de «materia oscura» las teorías mas aceptadas indican que lo más probable es que sea partículas, pero en mi opinión, si consideramos que la masa es un efecto de la materia bariónica y es este efecto el que cambia y no la cantidad de materia bariónica, entonces si estaría bien aplicado el término de masa oscura.

  9. Desde la humildad de un neófito en la materia, la admiración por la búsqueda incesante de respuestas demostrables, (salvo a los déspotas de la élite ilustrada), y dado que soy bastante analfabeto en el lenguaje de las matemáticas necesarias para el caso, querría únicamente aportar un ejercicio de imaginación, como el conocido de correr al lado de un fotón para preguntarse cómo se vería su alrededor (salvando las distancias).

    El supuesto es el siguiente: Si como define Einstein «la gravedad es el efecto geométrico de la materia sobre el espacio-tiempo que provoca que se deforme cuando cierta cantidad de materia ocupa una región de este». Y pudiéramos observar como en una especie de tejido elástico dicha deformación, ¿no sería esta de naturaleza contractiva?, en cuyo caso, ¿tendría sentido pensar que lo opuesto fuese lógico, y que un tejido del espacio-tiempo que cubra una zona lo suficientemente amplia y vacía, al carecer de materia suficiente para sostener la contracción del espacio-tiempo provoque que se relaje el tejido y la deformación pase a ser de naturaleza expansiva?.

    Obviamente a la gravedad se la define como una fuerza atractiva e imaginarse a la materia oscura como una frontera en el universo que delimita el cambio de naturaleza de la gravedad será un despropósito. Pero igualmente quería compartirlo, pues como bien dice una supuesta frase célebre de Einstein: «Deberíamos cuidarnos de no hacer al intelecto nuestro dios; por supuesto que tiene poderosos músculos, pero no tiene personalidad.»

    1. Jusore, «¿no sería esta de naturaleza contractiva?», en realidad resulta ser de naturaleza atractiva. «¿tendría sentido … pase a ser de naturaleza expansiva?» No, porque lo lógico es que en dicho caso fuera plano, ni contractivo ni expansivo, como así es. Para que haya repulsión tiene que haber una fuente de energía/presión negativa (no existe la energía negativa, pero sí existe la presión negativa, que se llama «energía oscura»).

  10. Muchisaimas gracias Francis por tus aclaraciones. Sabia que este hombre era un charlatan pero no tengo el nivel suficiente para dar una opinion bien fundamentada (soy un simple analista de sistemas)
    aprendo muchisimo tanto de tus post como de tus comentarios.
    MUCHAS GRACIAS!!!

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Por Francisco R. Villatoro
Publicado el ⌚ 29 septiembre, 2016
Categoría(s): ✓ Ciencia • Energía oscura • Física • Materia oscura • Nature • Noticias • Physics • Recomendación • Science
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