¿La materia oscura rodea la Tierra?

Charles Q. Choi
SCIAM
Traducción al español por Ciencia Kanija
16/01/09

La materia oscura podría ejercer efecto medibles en la Tierra, la Luna y los gigantes gaseosos.

La materia oscura es cinco veces más abundante en el universo que la materia normal. Pero continúa siendo un enigma debido a que es invisible y casi siempre pasa a través de la materia común. Los astrónomos sólo han descubierto algo sobre la materia oscura deduciendo su presencia a partir de la gravedad que ejerce — notable, que mantiene a las galaxias girando en lugar de desmembrándose. En lugar de observar en galaxias lejanas para estudiarla, los astrónomos podrían querer mirar más cerca de casa: la materia oscura podría estar ejerciendo efectos medibles en nuestro propio Sistema Solar.

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Específicamente, los investigadores deberían mirar a la Tierra y la Luna, insiste el físico teórico Stephen Adler del Instituto de Estudios Avanzados en Princeton, Nueva Jersey. Si la masa de la Tierra y la Luna cuando se miden juntas pareciera mayor que cuando se miden sus masas de forma separada, explica, la diferencia podría atribuirse a un halo de materia oscura intermedio.

Adler alcanzó esta conclusión en parte tras examinar estudios que medían la masa de la Luna con orbitadores lunares y la de la Tierra con el satélite de estudios geodéticos LAGEOS — esfera que reflejan rayos láser que han estado en órbita durante muchos años. Los lásers disparados desde los satélites revelan el radio de la órbita de cada satélite y cuánto tarda en completar dicha órbita. A partir de tales medidas, los científicos pueden calcular el tirón gravitatorio sobre los satélites y, por tanto, la cantidad de masa que ejerce dicho tirón.

Lo siguiente que hizo Adlerfue examinar investigaciones que calculaban la distancia de la Tierra a la Luna con lásers reflejándose en los espejos lunares colocados por las misiones Apolo. Si la Tierra ejerce un tirón inusualmente grande sobre la Luna, la cual está aproximadamente a 384 000 kilómetros, más que sobre los satélites de LAGEOS, aproximadamente a 12 300 kilómetros, el tirón añadido podrían atribuirse al halo de materia oscura entre la Luna y los satélites artificiales. Basándose en los datos actuales, Adler estima en el ejemplar del 17 de octubre de Journal of Physics A que al menos 24 billones de toneladas de materia oscura yacen entre la Tierra y la Luna. Tal halo de materia oscura podría explicar las anomalías de vuelo en las órbitas de Pioneer y Galileo.

Adler también especula que la materia oscura podría ejercer un efecto drástico en los cuatro gigantes gaseosos de nuestro Sistema Solar — Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. Si estos mundos masivos han capturado gravitatoriamente materia oscura, entonces las partículas de materia oscura podrían impactar en ellos – raros eventos pero suficiente para calentar los gigantes gaseosos y tener en cuenta por qué el interior de estos planetas (e incluso la tierra) parecen estar más calientes de lo que los mecanismos conocidos pueden explicar. Podría también tener en cuenta por qué Urano parece anormalmente frío — el planeta está extrañamente inclinado, tal vez debido a un colosal impacto, y conjetura que esta colisión podría haber expulsado la mayor parte de la nube de materia oscura que normalmente habría podido calentar a Urano.

El posible calentamiento planetario por parte de la materia oscura puede también tener pistas sobre las desconocidas propiedades de la sustancia — cómo de a menudo colisiona con la materia normal, por ejemplo, o la materia oscura se acumula alrededor de las estrellas y planetas en contra de extenderse equitativamente a través de la galaxia, remarca el astrofísico teórico Ethan Siegel de la Universidad de Portland. Por ejemplo, si las partículas de materia oscura tienen sus propias antipartículas, como teorizan algunos investigadores, la energía liberada cuando se aniquilan entre sí calentarían los planetas más rápidamente que simples colisiones con átomos. Tal escenario implicaría que la materia oscura no puede agruparse en gran cantidad en nuestro Sistema Solar, o nuestro sistema sería mucho más caliente.

La astrofísico Annika Peter del Instituto Tecnológico de California es escéptica sobre que la materia oscura esté alterando el calor de los planetas, dice que se necesitaría “una cantidad seriamente poco realista de materia oscura”. Y el astrónomo Andrew Gould de la Universidad Estatal de Ohio duda que se acumule mucha materia oscura en el Sistema Solar — argumenta que las interacciones gravitatorias con los planetas debería expulsarla en su mayor parte, de la misma forma que se limpió gran parte de la materia normal original del Sistema Solar. Aún así, Siegel cree que dado que el Sistema Solar viaja a través de la galaxia, podría estar acretando materia oscura adicional.

Por el momento, la existencia de cualquier materia oscura en el Sistema Solar sigue siendo un misterios de la misma forma que en el exterior. “Sería fascinante si hubiese un halo de materia oscura alrededor de la Tierra, de la misma forma que existen los Cinturones de Van Allen, o los anillos de Saturno”, dice Adler — debido a que entonces los investigadores podrían tener una forma más fácil de desmitificar lo que es tan común y a la vez tan esquivo.

Físicos paparazzi

Los físicos están tan ansiosos de cualquier nuevo dato sobre la materia oscura que algunos literalmente saltan ante cualquier cosa. A principios de año saltaron rumores sobre que los últimos resultados de la misión del satélite PAMELA, lanzado en 2006, revelaron interacciones de materia oscura con materia común. Pero los investigadores a cargo de la misión no compartieron sus hallazgos más allá de los destellos de unas transparencias en conferencias.

Aún así, esos destellos fueron suficientes para Marco Cirelli del Instituto de Física Teórica en Gif-sur-Yvette, Francia, entre otros investigadores. Tomaron fotografías de una presentación de PAMELA el 20 de agosto en Estocolmo. (Cirelli apunta que lo hizo con permiso del ponente).

Hasta el momento Cirelli y otros han publicado más de media docena de artículos on-line referenciando dichas transparencias. Algunos científicos condenan a los físicos paparazzi, temiento que puedan poner en peligro la publicación de los datos en una revista; algunos los defienden dado que los datos fueron obtenidos gracias a patrocinio público.