Indicios de materia oscura — Astronomía, 14–17 años
Las galaxias se mueven como si contuvieran más materia capaz de producir gravedad de la que pueden ver los telescopios.
Gravedad de materia invisible
Materia oscura es el nombre que recibe una materia deducida por su gravedad, pero que no se ve por la luz que emite o absorbe. No significa un agujero negro ni es simplemente polvo normal oculto en el espacio. La idea es que las galaxias contienen una masa invisible a su alrededor que afecta al movimiento de las estrellas y de las propias galaxias.
El problema de las estrellas que se mueven deprisa
Los astrónomos midieron la velocidad a la que las estrellas orbitan dentro de las galaxias. Lejos del centro, muchas estrellas se mueven casi tan deprisa como las cercanas, aunque la materia visible debería ejercer allí menos gravedad. Este patrón sugirió que la gravedad podía comportarse de otra manera a esas escalas o que había mucha más masa de la visible; la materia oscura es la explicación principal.
Usar la velocidad orbital para deducir la masa
En una órbita sencilla, la velocidad sigue v² = GM/r, así que la masa dentro de la órbita es M = v²r/G. Supón que una estrella viaja a 200 km/s a un radio de 30.000 años luz. Si la materia visible predijera una velocidad mucho menor, el valor medido de v exigiría masa adicional dentro y alrededor de la órbita. Es una deducción basada en el movimiento, no una fotografía de la materia oscura.
Invisible no significa imaginario
Es razonable desconfiar de algo que ningún telescopio puede fotografiar. Sin embargo, en ciencia los objetos se identifican a menudo por los efectos que producen, como la atracción de un planeta sobre su estrella. La materia oscura tiene varias pistas gravitatorias, incluidos los movimientos galácticos y la curvatura de la luz, pero sus partículas concretas aún no se han detectado directamente; la idea sigue siendo comprobable, aunque no todos sus detalles estén resueltos.
Cartografiar la masa a través del espacio
Los astrónomos usan lentes gravitacionales para cartografiar dónde está la masa en los cúmulos de galaxias. Un cúmulo curva la luz de galaxias más lejanas, y el patrón de distorsión puede revelar masa que emite poca luz o ninguna. Estos mapas ayudan a poner a prueba modelos de formación galáctica y a comparar la materia visible con la estructura gravitatoria mayor que la rodea.
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