Descubren cómo se distribuye la materia oscura en las galaxias.


Cient√≠ficos El Instituto de Astrof√≠sica 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 distribuci√≥n de ‘m√°xima entrop√≠a’, que arroja luz sobre su Nature, un estudio que ha sido publicado en un art√≠culo reciente en ‘Astronomy & Astrophysics Letters’.

La fuerza de gravedad necesaria para que el Universo haya evolucionado desde que era pr√°cticamente 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 composici√≥n, que es uno de los problemas fundamentales de la f√≠sica 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.

ENTROP√ćA M√ĀXIMA

El hecho de que la distribuci√≥n de la materia oscura se organice siguiendo la entrop√≠a m√°xima (t√©rmino equivalente a ‘desorden m√°ximo’ o ‘equilibrio termodin√°mico’) significa que est√° en el estado m√°s probable. Para llegar a ese ‘desorden m√°ximo’, el importar La oscuridad tendr√≠a que chocar entre s√≠ como lo hacen las mol√©culas de gas hasta alcanzar un equilibrio en el que su densidad, presi√≥n y temperatura est√©n relacionadas. Sin embargo, se desconoce c√≥mo lleg√≥ la materia oscura a este tipo de equilibrio.

‚ÄúA diferencia de las mol√©culas en el aire, por ejemplo, y debido a que la interacci√≥n gravitacional es d√©bil, las part√≠culas de materia oscura dif√≠cilmente deber√≠an chocar, por lo que la mecanismo por el que se alcanza el equilibrio termodin√°mico es un misterio ‚ÄĚ, explica Jorge S√°nchez Almeida, investigador del IAC y autor principal del estudio. ¬ęSin embargo, si chocaran entre s√≠, tendr√≠an una naturaleza muy particular, lo que resolver√≠a parte del misterio sobre su origen¬Ľ, a√Īade.

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 distribuci√≥n de equilibrio de la materia termodin√°mico Tiene una densidad central mucho m√°s baja de lo que los astr√≥nomos hab√≠an supuesto para muchas aplicaciones pr√°cticas, por ejemplo, al interpretar correctamente lentes gravitacionales o al dise√Īar experimentos para detectar materia oscura por autoaniquilaci√≥n.

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.

‚ÄúPor lo tanto, si la densidad cambia, tambi√©n lo har√° 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, dif√≠cilmente se llevar√≠a a cabo el experimento ‚ÄĚ, indica S√°nchez 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 OBSERVACI√ďN

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.

¬ęEl hecho de que lo haya hecho en tan poco tiempo, en comparaci√≥n con la edad del Universo, podr√≠a ser consecuencia de que hay una forma en la que la materia oscuro interact√ļa con el resto de la materia m√°s all√° de la gravedad ‚ÄĚ, se√Īala Ignacio Trujillo, investigador del IAC y coautor del estudio. ‚ÄúSer√° necesario explorar exactamente qu√© mecanismo es, pero las consecuencias pueden ser fascinantes para comprender qu√© es este componente que domina la materia total del Universo‚ÄĚ.





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