Descubren cómo se distribuye la materia oscura en las galaxias.

Descubren cómo se distribuye la materia oscura en las galaxias.

octubre 30, 2020 0 Por RenzoC


Científicos El Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), la Universidad de La Laguna (ULL) y la Universidad Nacional del Noroeste de la Provincia de Buenos Aires han descubierto que la materia oscura en las galaxias sigue una distribución de ‘máxima entropía’, que arroja luz sobre su Nature, un estudio que ha sido publicado en un artículo reciente en ‘Astronomy & Astrophysics Letters’.

La fuerza de gravedad necesaria para que el Universo haya evolucionado desde que era prácticamente uniforme en el Big Bang hasta ahora, cuando importar se concentra en forma de galaxias, estrellas y planetas, lo aporta la llamada materia oscura; Sin embargo, a pesar del papel esencial de esta materia ‘extra’, apenas se sabe nada sobre su naturaleza, comportamiento o composición, que es uno de los problemas fundamentales de la física actual.

La materia oscura representa aproximadamente el 85% de la masa del Universo, pero su existencia solo se manifiesta a escalas astronómicas, es decir, debido a su débil Interacción, el efecto neto que produce solo es apreciable cuando se suma el aporte de grandes cantidades. Debido a que tiene dificultades para enfriarse, las estructuras que forma son generalmente mucho más grandes que los planetas y las estrellas. Como la existencia de la materia oscura solo se manifiesta a tales escalas, el descubrimiento de su naturaleza tiene que venir de la mano de estudios astrofísicos.

ENTROPÍA MÁXIMA

El hecho de que la distribución de la materia oscura se organice siguiendo la entropía máxima (término equivalente a ‘desorden máximo’ o ‘equilibrio termodinámico’) significa que está en el estado más probable. Para llegar a ese ‘desorden máximo’, el importar La oscuridad tendría que chocar entre sí como lo hacen las moléculas de gas hasta alcanzar un equilibrio en el que su densidad, presión y temperatura estén relacionadas. Sin embargo, se desconoce cómo llegó la materia oscura a este tipo de equilibrio.

“A diferencia de las moléculas en el aire, por ejemplo, y debido a que la interacción gravitacional es débil, las partículas de materia oscura difícilmente deberían chocar, por lo que la mecanismo por el que se alcanza el equilibrio termodinámico es un misterio ”, explica Jorge Sánchez Almeida, investigador del IAC y autor principal del estudio. “Sin embargo, si chocaran entre sí, tendrían una naturaleza muy particular, lo que resolvería parte del misterio sobre su origen”, añade.

La máxima entropía de la materia oscura se ha detectado en galaxias Enanas, ya que tienen una mayor proporción de materia oscura en su masa total que las galaxias más masivas y, por tanto, es más fácil ver el efecto en ellas. Sin embargo, los investigadores esperan que este sea un comportamiento general para todos los tipos de galaxias.

El estudio implica que la distribución de equilibrio de la materia termodinámico Tiene una densidad central mucho más baja de lo que los astrónomos habían supuesto para muchas aplicaciones prácticas, por ejemplo, al interpretar correctamente lentes gravitacionales o al diseñar experimentos para detectar materia oscura por autoaniquilación.

Esta densidad central es fundamental a la hora de interpretar correctamente la curvatura de la luz de las lentes gravitacionales: al ser menos densa, el efecto de primavera es menos. Como cuando se usa una lente gravitacional para medir la masa de una galaxia tienes que hacer un modelo, si cambias el modelo de la lente, cambias la medida.

La densidad central también juega un papel crítico en experimentos para detectar la materia oscura por autoaniquilación. Dos partículas de materia oscura podrían interactuar entre sí hasta desaparecer en un proceso muy improbable pero característico de su naturaleza. Para que dos partículas se autoaniquilen, deben chocar entre sí. La probabilidad de que choquen depende de la densidad de la materia oscura; cuanto más densa es la concentración de materia oscura, más probable es que se produzca una colisión entre partículas.

“Por lo tanto, si la densidad cambia, también lo hará la tasa a la que se espera que Produce autoaniquilaciones, y dado que los experimentos se proponen asumiendo una tasa, si la tasa esperada fuera muy baja, difícilmente se llevaría a cabo el experimento ”, indica Sánchez Almeida.

Finalmente, el equilibrio termodinámico de la materia oscura también podría explicar el perfil de brillo de las galaxias. Este brillo disminuye con la distancia a centrar de una forma muy particular, cuyo origen físico se desconoce, pero en la que los investigadores están trabajando para demostrar que es el resultado del máximo equilibrio de entropía.

SIMULACIONES VERSUS OBSERVACIÓN

los densidad La materia oscura en el centro de las galaxias ha sido un misterio durante décadas. Existe una fuerte discrepancia entre lo que predicen las simulaciones (alta densidad) y lo que se observa (baja). Los astrónomos han propuesto todo tipo de mecanismos para resolver esta enorme tensión.

En este artículo, los investigadores han descubierto, utilizando principios de la Físico básico, que las observaciones se pueden reproducir si se supone que la materia oscura está en equilibrio, es decir, en la máxima entropía. Las consecuencias de este resultado pueden ser muy importantes porque indicarían que la materia oscura ha intercambiado energía consigo misma y / o con el resto de materia ordinaria.

“El hecho de que lo haya hecho en tan poco tiempo, en comparación con la edad del Universo, podría ser consecuencia de que hay una forma en la que la materia oscuro interactúa con el resto de la materia más allá de la gravedad ”, señala Ignacio Trujillo, investigador del IAC y coautor del estudio. “Será necesario explorar exactamente qué mecanismo es, pero las consecuencias pueden ser fascinantes para comprender qué es este componente que domina la materia total del Universo”.





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