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Rotando

En la naturaleza muchas cosas están rotando u oscilando. O mejor dicho, se pueden describir como sistemas que están rotando u oscilando. Así podemos describir desde átomos hasta galaxias. Y en todos estos casos la oscilación o rotación está relacionada a alguna fuerza de atracción. Cuando por primera vez nos enseñan lo que es un átomo, lo que nos dicen es que los electrones están rotando alrededor de un núcleo. (en realidad el "movimiento" de los electrones sigue las reglas de la mecánica cuántica y esta es muy rara y desafía el sentido común así que no voy a ahondar en esos detalles). Lo que mantiene a los electrones moviendose alrededor del núcleo es la fuerza electrostática: protones en el núcleo (con carga eléctrica positiva) atraen los electrones (con carga eléctrica negativa). En nuestro planeta, a pesar de que la Tierra está rotando, no salimos disparados porque la fuerza de gravedad nos mantiene pegados a la superficie. Así mismo, la Tierra se mantiene moviendo alrededor del Sol porque el Sol tiene suficiente materia para ejercer una fuerza de gravedad que contrarreste la inercia de la Tierra y esta salga disparada. Y el Sol se mueve alrededor del centro de la Via Lactea (la galaxia en la que vivimos) atraído por todas las estrellas, nebulosas, remanentes de supernovas y agujeros negros que componen a esta galaxia.


El descubrimiento, hace más de 300 años, de como actua la fuerza de la gravedad fue uno de los grandes logros de Isaac Newton. Se dio cuenta que la fuerza de atracción gravitacional entre dos objetos era proporcional al producto de las masa de estos e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa. Dicho en otras palabras, entre más masivos sean los objetos, más se atraerán, y si están más lejos, menos sentirán esa atracción. Con esta llamada Ley de Gravitación, los astrónomos han ido midiendo las masa de los objetos celestes, empezando por la Luna, el Sol, los planetas y las estrellas cercanas. Se dieron cuenta que con la ley de gravitación podían predecir con sorprendente exactitud las trayectorias de los planetas, de sus lunas y de objetos que atraviesan el Sistema Solar, como los cometas. De hecho fue gracias a esta precisión, que se dieron cuenta, en 1821, que el movimiento de Urano tenía algunas anomalías y que esto apuntaba a que debía existir otro planeta. El matemático frances Urvan Le Verrier analizó con cuidado el movimiento de Urano y con esto estimó en que parte del cielo los astrónomos tenían que buscar. Finalmente en septiembre de 1846, los astrónomos alemanes Johann Gottfried Galle y Heinrich Louis d'Arrest encontraron el nuevo planeta a menos de 1 grado de donde había predicho Le Verrier. Fue un enorme triunfo para la Ley de Gravitación. Este planeta nuevo es el que conocemos como Neptuno. Fue de las primeras veces que gracias a un detallado estudio del movimiento de objetos celestes se podía predecir la existencia de materia, en este caso, en la forma de un planeta.


En la primera mitad del siglo pasado, el astrónomo holandés Jan Hendrik Oort estudió el movimiento de las estrellas alrededor de nuestro Sistema Solar. Las cuentas no le cuadraban. Tal parecía que las estrellas se movían más rápido de lo que la distribución de materia visible podría permitir. Un análisis más fino de sus observaciones determinó que había un error en sus cálculos, sin embargo observaciones de otras galaxias cercanas parecían tener el mismo problema. A finales de los 60s e inicios de los 70s, la astrónoma estadounidense Vera Rubin analizó el movimiento de rotación de varias galaxias espirales (como la nuestra). Descubrió que si comparaba la velocidad de rotación a distintas distancias respecto al centro de alguna de estas galaxias, esta parecía no variar, es decir, que las estrellas cercanas al centro de la galaxia rotaban a la misma velocidad que las estrellas más alejadas de este, lo cual desafiaba la ley de gravitación ya que la mayor cantidad de materia en una galaxia se concentra hacia el centro de esta, por lo que las estrellas más alejadas tendrían que rotar más lento (gráficamente se ve así). Esto significaba que en todas las galaxias que Vera Rubin estudió, debía haber más materia de la que se podía ver. Al ser una materia que no emitía luz, se le llamó Materia Oscura.


Ahora sabemos que hay Materia Oscura no sólo en las galaxias espirales, si no en prácticamente cualquier tipo de galaxia. De hecho, la Materia Oscura también rige el movimiento de grupos de galaxias y de grupos de grupos de galaxias. Basicamente, la Materia Oscura rige, en gran parte, la evolución del Universo. Nuestra propia galaxia no es la excepción, por lo que nosotros mismos estamos inmersos en un halo de Materia Oscura.


No tenemos la más minima idea de que es la Materia Oscura. Hay algunas propuestas, no comprobadas hasta ahora, y con estas propuestas hay la forma en que podríamos detectarla. De esto les contaré en la siguiente entrada.

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