Nota de prensa

¿Serio Golpe a las Teorías sobre Materia Oscura?

Un nuevo estudio detecta la misteriosa ausencia de materia oscura en las vecindades del Sol

18 de Abril de 2012

El estudio más preciso hecho hasta el momento sobre los movimientos de las estrellas en la Vía Láctea no ha encontrado evidencias de materia oscura en un amplio espacio alrededor del Sol. De acuerdo con las teorías ampliamente aceptadas, las vecindades del Sol deberían estar repletas de materia oscura, una misteriosa sustancia invisible que solo puede detectarse de manera indirecta por la fuerza gravitatoria que ejerce. Pero, en este nuevo estudio, llevado a cabo en Chile por un equipo de astrónomos, las teorías no coinciden con los hechos observacionales. Esto puede significar que es bastante improbable que los intentos por detectar directamente partículas de materia oscura en la Tierra tengan éxito.

Utilizando, junto con otros telescopios, el telescopio MPG/ESO de 2,2 metros de ESO, en el Observatorio de La Silla, un equipo ha cartografiado los movimientos de más de 400 estrellas situadas a más de 13.000 años luz del Sol. Con estos nuevos datos han calculado la masa de materia en las vecindades de nuestro Sol, teniendo en cuenta un volumen cuatro veces mayor que el utilizado hasta ahora.

“La cantidad de masa derivada encaja muy bien con lo que vemos — estrellas, polvo y gas — en la región que rodea al Sol,” afirma el líder del equipo Christian Moni Bidin (Departamento de Astronomía, Universidad de Concepción, Chile). “Pero esto no deja espacio para materia extra — la materia oscura — que esperábamos encontrar. Nuestros cálculos muestran que debería haberse visto claramente en nuestras medidas. Pero, simplemente, ¡no estaba allí!”.

La materia oscura es una sustancia misteriosa que no puede verse, pero que se muestra por la atracción gravitatoria que ejerce en la materia que hay a su alrededor. Este ingrediente extra del cosmos se sugirió en un principio como explicación de por qué las partes más externas de las galaxias, incluyendo nuestra Vía Láctea, rotaban tan rápido, pero la materia oscura ahora también es un componente esencial de las teorías que intentan explicar cómo se formaron y evolucionaron las galaxias.

Hoy en día se acepta ampliamente que este componente oscuro constituye cerca del 80% de la masa del Universo [1], pese al hecho de que se ha resistido a todos los intentos de aclarar su naturaleza, que permanece a oscuras. Todos los intentos por detectar materia oscura en laboratorios en Tierra han sido un fracaso.

Midiendo cuidadosamente los movimientos de numerosas estrellas, particularmente aquellas que están lejos del plano de la Vía Láctea, el equipo pudo ir hacia atrás, deduciendo cuánta materia hay presente [2]. Los movimientos son el resultado de la atracción gravitatoria mutua de todo el material, ya sea materia normal, como estrellas, o materia oscura.

Los actuales modelos de los astrónomos, que explican cómo se forman y rotan las galaxias, sugieren que la Vía Láctea está rodeada por un halo de materia oscura. No pueden predecir con precisión qué forma adquiere el halo, aunque se espera encontrar una gran cantidad de esta materia oscura en la región que rodea al Sol. Pero solo formas muy improbables para el halo de material oscura — como una forma muy alargada — pueden explicar la ausencia de materia oscura revelada en el nuevo estudio [3].

Los nuevos resultados también significan que los intentos por detectar materia oscura en la Tierra para explicar las extrañas interacciones entre las partículas de  materia oscura y la materia “normal” tienen pocas probabilidades de éxito.

“Pese a los nuevos resultados, la Vía Láctea rota sin duda más rápido de lo que cabría esperar si solo fuera materia visible. Por tanto, si la materia oscura no está presente donde suponíamos que debía estar, debemos encontrar una nueva solución para el problema de la materia que falta. Nuestros resultados contradicen los modelos aceptados actualmente. El misterio de la materia oscura acaba de hacerse aún más misterioso. Los próximos sondeos, como el de la misión Gaia de la ESA, serán cruciales para dar un paso adelante en este punto”, concluye Christian Moni Bidin.

Notas

[1] De acuerdo con las teorías actuales, se estima que la materia oscura constituye un 83% de la materia del Universo, siendo el restante 17% materia normal. Una cantidad aún mayor de energía oscura también parece estar presente en el Universo, pero no se piensa que afecte al movimiento de las estrellas de la Vía Láctea.

[2] Las observaciones se llevaron a cabo utilizando el espectrógrafo FEROS instalado en el telescopio de 2,2 metros MPG/ESO; el instrumento Coralie en el telescopio suizo Leonhard Euler de 1,2 metros; el instrumento MIKE en el telescopio Magellan II; y el Espectrógrafo Echelle del telescopio Irene du Pont. Los dos primeros telescopios están ubicados en el Observatorio La Silla de ESO y los dos últimos están en el Observatorio de Las Campanas, ambos en Chile. En este trabajo se incluyeron un total de más de 400 estrellas rojas gigantes a diferentes alturas sobre el plano de la galaxia en dirección hacia el polo sur galáctico.

[3] Las teorías predicen que la cantidad media de materia oscura en la zona del Sol de las galaxias debería ser de entre 0,4 y 1 kilogramo en un volumen del tamaño de la Tierra. Las nuevas medidas encuentran 0,00±0,07 kilogramos de materia oscura en un volumen del tamaño de la Tierra.

Información adicional

Esta investigación se presenta en el artículo “Kinematical and chemical vertical structure of the Galactic thick disk II. A lack of dark matter in the solar neighborhood (Estructura vertical cinemática y química del espeso disco galáctico II. Ausencia de materia oscura en la vecindad solar”, por Moni-Bidin et al., que aparecerá en la revista The Astrophysical Journal.

El equipo está compuesto por C. Moni Bidin (Departamento de Astronomía, Universidad de Concepción, Chile), G. Carraro (European Southern Observatory, Santiago, Chile), R. A. Méndez (Departamento de Astronomía, Universidad de Chile, Santiago, Chile) and R. Smith (Departamento de Astronomía, Universidad de Concepción, Chile).

El año 2012 marca el 50 aniversario de la creación del Observatorio Europeo Austral (European Southern Observatory, ESO). ESO es la principal organización astronómica intergubernamental de Europa y el observatorio astronómico más productivo del mundo. Quince países apoyan esta institución: Alemania, Austria, Bélgica, Brasil, Dinamarca, España, Finlandia, Francia, Holanda, Italia, Portugal, el Reino Unido, República Checa, Suecia y Suiza. ESO desarrolla un ambicioso programa centrado en el diseño, construcción y operación de poderosas instalaciones de observación terrestres que permiten a los astrónomos hacer importantes descubrimientos científicos. ESO también desarrolla un importante papel al promover y organizar la cooperación en investigación astronómica. ESO opera tres sitios únicos de observación de categoría mundial en Chile: La Silla, Paranal y Chajnantor. En Paranal, ESO opera el Very Large Telescope, el observatorio óptico más avanzado del mundo, y dos telescopios de rastreo. VISTA trabaja en el infrarrojo y es el telescopio de rastreo más grande del mundo, y el VST (sigla en inglés del Telescopio de Rastreo del VLT) es el telescopio más grande diseñado exclusivamente para rastrear el cielo en luz visible. ESO es el socio europeo de un revolucionario telescopio, ALMA, el proyecto astronómico más grande en desarrollo. Actualmente ESO está planificando el European Extremely Large Telescope, E-ELT, el telescopio óptico y de infrarrojo cercano de categoría 40 metros, que llegará a ser “el ojo más grande del mundo para mirar el cielo”.

Enlaces

• Artículo Científico: ApJ preprint.
• Fotos del telescopio MPG/ESO de 2,2 metros.
• Fotos del telescopio suizo Leonhard Euler de 1,2 metros.

Contactos

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Santiago, Chile
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Concepción, Chile
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