¿Es posible la vida basada en la materia oscura?

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Última modificación: 2023-12-16 16:02

La gran mayoría de la masa de nuestro Universo es invisible. Y desde hace bastante tiempo, los físicos han estado tratando de comprender qué es esta masa elusiva. Si está hecho de partículas, la esperanza es que el Gran Colisionador de Hadrones pueda producir una partícula de materia oscura, o el telescopio espacial verá una elocuente firma de rayos gamma de colisiones de materia oscura. Hasta ahora no hay nada. Y este problema hace que los físicos teóricos reflexionen sobre nuevas ideas.

En 2017, la reconocida física teórica Lisa Randall investigó una de las posibilidades más increíbles de la materia oscura. Hipotético, por supuesto. En lugar de tratar la materia oscura como un tipo particular de partícula, asumió que la materia oscura podría estar formada por toda una familia de partículas que forman estrellas oscuras, galaxias oscuras, planetas oscuros y posiblemente vida oscura. La química del universo oscuro podría ser tan rica y variada como nuestra propia "química regular". Pero no todo es tan sencillo.

El problema de la materia oscura

Nuestro Universo es un lugar asombroso, aunque incomprensible.

Durante las últimas décadas, nos hemos dado cuenta de que el 84,5% de la materia del Universo no se puede ver. Dado su apodo bastante extraño de "materia oscura", esta sustancia se encuentra en un estado en el que no interactúa con la materia "normal". Como la energía oscura, estas cosas son "oscuras" porque no las entendemos.

Si hay un trozo de materia oscura en mi escritorio ahora, nunca lo sabré. Un trozo de materia oscura en general, como tal, no puede reposar sobre mi escritorio. Caerá a través de la mesa, y el suelo y la corteza terrestre se precipitarán hacia el pozo de gravedad en el núcleo de nuestro planeta. O desaparecerá en el espacio de una manera incomprensible. La materia oscura interactúa tan débilmente con cualquier cosa que esta pieza simplemente caerá a través de la materia ordinaria, como si no existiera.

A pequeña escala, la manifestación gravitacional de la materia oscura es insignificante, pero a distancias cosmológicas la presencia de materia oscura definitivamente se siente; se puede observar indirectamente por su efecto gravitacional sobre los cúmulos de galaxias y su efecto sobre la rotación de las galaxias. Sabemos que existe, simplemente no lo vemos.

Y no sabemos qué es, solo podemos adivinar

La materia ordinaria, también conocida como materia bariónica, interactúa a través de fuerzas electromagnéticas, gravitacionales, fuertes y débiles. Estas fuerzas transfieren energía y dan estructura a toda la materia. La materia oscura, por otro lado, generalmente se ve como una nube amorfa de "materia" que no puede interactuar a través de fuerzas electromagnéticas, débiles o fuertes. Por lo tanto, se asume que la materia oscura es "no bariónica". La materia no bariónica puede revelar su presencia solo gravitacionalmente.

El principal candidato en la búsqueda de materia oscura es WIMP, una partícula masiva de interacción débil. Como sugiere el nombre WIMP, esta partícula hipotética no interactúa con la materia normal, por lo que no es bariónica.

Los modelos cosmológicos establecidos predicen que la materia oscura, ya sea en forma de WIMP o "axiones", por ejemplo, dota a nuestro Universo de estructura y, por lo general, se le llama simplistamente el "pegamento" que sostiene nuestro Universo como un todo.

Al observar la rotación de las galaxias, la astrónoma Vera Rubin notó que la mayor parte de la materia en las galaxias no es observable. Solo un pequeño porcentaje es visible: estrellas, gas y polvo; el resto se esconde en un enorme pero invisible halo de materia oscura. Es como si nuestra galaxia visible de materia ordinaria fuera solo una capucha en una enorme rueda de materia oscura que se extiende mucho más allá de lo que podemos ver.

En un artículo publicado recientemente (2013), Randall y sus colegas presentaron una forma más compleja de materia oscura. Según ellos, el halo de materia oscura de nuestra galaxia no consiste en un solo tipo de masa amorfa de materia no bariónica.

"Parece muy extraño suponer que toda la materia oscura está compuesta de un solo tipo de partícula", escribe Randall. "Un científico imparcial no debería permitir que la materia oscura sea tan diversa como nuestra materia normal".

¿Un rico "universo de sombras"?

Así como nuestro universo visible está gobernado por el Modelo Estándar de la física, una familia de partículas y fuerzas bien probada (incluido el infame bosón de Higgs), ¿podría funcionar un modelo rico y variado de partículas y fuerzas de materia oscura en un halo galáctico oscuro?

Esta investigación sigue la lógica de asumir una rica variedad de física desconocida en el sector oscuro del universo - llamémoslo el "universo de la sombra" - que existe en paralelo al nuestro y tiene todas las complejidades que nuestro universo visible tiene para ofrecer.

Los astrofísicos han sugerido anteriormente que las "estrellas oscuras", estrellas hechas de materia oscura, pueden existir en nuestro universo antiguo hasta el día de hoy. Si es así, argumenta Randall, tal vez podrían formarse "planetas oscuros". Y si existe una familia de partículas de materia oscura controladas por fuerzas desplegadas en el sector oscuro, ¿podría esto conducir al surgimiento de una química compleja? ¿Y a la vida?

Sin embargo, si hay vida "oscura" o "sombra" paralela a nuestro universo, puedes olvidar que podemos detectarla.

La vida de las sombras permanecerá en las sombras

Parece tentador utilizar esta hipótesis para explicar todos los misterios cotidianos o incluso las afirmaciones paranormales que la ciencia no puede cuestionar ni respaldar. ¿Qué pasa si "fantasmas" o "luces en el cielo" inexplicables son las payasadas de criaturas oscuras que viven detrás de todo?

Si bien esta lógica estaría bien para un programa de televisión o una película, estas criaturas oscuras vivirían en un universo sombrío que es completamente incompatible con la materia ordinaria. Sus partículas y fuerzas no tendrían ningún efecto en nuestro universo. Podrías leer estas líneas sentado en el tocón de un árbol en un bosque oscuro, y nunca lo sabrías.

Pero dado que coexistimos con este universo de sombras en el mismo espacio-tiempo, sin dimensiones innecesarias o multiverso, solo se puede transmitir una señal.

Las ondas gravitacionales solo se descubrieron en 2016, y la primera detección de estas ondas en el espacio-tiempo fue causada por la colisión de agujeros negros. Parece bastante posible que las ondas gravitacionales puedan detectarse en el sector oscuro, pero solo los eventos cósmicos más poderosos en el sector oscuro pueden detectarse en nuestro extremo del cable.

Con todo, es casi seguro que nunca probaremos la existencia de lindas criaturas de materia oscura, pero Randall señala un punto importante. Cuando consideramos la fuente de la materia oscura, debemos mirar más allá de nuestros prejuicios; el sector oscuro puede ser una familia compleja de partículas y fuerzas de materia oscura que van más allá de lo que podemos imaginar.