La naturaleza de la materia oscura continúa perpleja a los astrónomos. A medida que la búsqueda de partículas de materia oscura continúa sin aparecer, es tentador descartar por completo el modelo de materia oscura, pero la evidencia indirecta de las cosas sigue siendo fuerte. Entonces, ¿qué es eso?? Un equipo tiene una idea y han publicado los resultados de su primera búsqueda.
Las condiciones de la materia oscura significan que no puede ser materia normal. La materia regular (átomos, moléculas y similares) absorbe y emite luz fácilmente. Incluso si la materia oscura fuera nubes de moléculas tan frías que casi no emitían luz, aún serían visibles por la luz que absorben. Aparecerían como nebulosa oscura comúnmente vista cerca del plano galáctico. Pero no hay suficientes para dar cuenta de los efectos de la materia oscura que observamos. También hemos descartado neutrinos. No interactúan fuertemente con la luz, pero los neutrinos son una forma de materia oscura «caliente» ya que los neutrinos se mueven casi a la velocidad de la luz. Sabemos que la mayoría de la materia oscura debe ser lenta y, por lo tanto, «fría».»Entonces, si la materia oscura está ahí afuera, debe ser otra cosa.
En este último trabajo, los autores sostienen que la materia oscura podría estar hecha de partículas conocidas como bosones escalares. Toda la materia conocida se puede colocar en dos grandes categorías conocidas como fermiones y bosones. La categoría en la que se encuentra una partícula depende de una propiedad cuántica conocida como espín. Los fermiones como los electrones y los quarks tienen un giro fraccionado, como 1/2 o 3/2. Los bosones como los fotones tienen un giro entero como 1 o 0. Cualquier partícula con un giro de 0 es un bosón escalar.
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En este contexto, te invitamos a ver un video que explora cómo los "Boson Clouds" podrían ofrecer una nueva perspectiva sobre la materia oscura.
Si bien parece una distinción trivial, los dos tipos de partículas se comportan de manera muy diferente cuando se unen en grandes grupos. Los fermiones nunca pueden ocupar el mismo estado cuántico, por lo que cuando intentas apretarlos, retroceden. Es por eso que existen enanas blancas y estrellas de neutrones. La gravedad intenta unir electrones o neutrones, pero la presión de Fermi es tan fuerte que puede resistir la gravedad (hasta un punto). Los bosones, por otro lado, están perfectamente felices ocupando el mismo estado. Entonces, si superenfrias un montón de bosones (como helio-4), pueden asentarse en un extraño objeto cuántico conocido como condensado de Bose-Einstein.
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«El contacto extraterrestre es inminente», según varios científicos (Video)El único bosón escalar conocido es el bosón de Higgs. El Higgs no puede ser materia oscura dadas sus propiedades conocidas, pero algunas teorías proponen otros bosones escalares. Estos no interactuarían fuertemente con la luz, solo con la gravedad. Como la luz no puede calentarlos significativamente, con el tiempo estos bosones escalares se enfriarían y colapsarían en grandes nubes. Entonces, tal vez la materia oscura está hecha de grandes nubes difusas de bosones escalares.
Es una idea interesante, pero ¿cómo podría probarlo?? Resulta que dado que los bosones escalares interactúan gravitacionalmente, también interactúan con ondas gravitacionales. Dependiendo de su masa, los bosones escalares también pueden descomponerse emitiendo gravitones. Como resultado, los bosones escalares podrían crear ondas gravitacionales duraderas que tienen una frecuencia similar. Es el equivalente gravitacional de un zumbido débil. Entonces el equipo examinó los datos de ondas gravitacionales de LIGO y Virgo. Buscaron evidencia de un zumbido gravitacional en el rango de 20 a 600 Hz y no encontraron nada. Según su trabajo, los autores concluyen que no hay nubes de bosón escalares jóvenes en nuestra galaxia. Tampoco hay nubes de bosón escalares viejas y frías dentro de los 3.000 años luz de la Tierra.
Este estudio no descarta por completo los bosones escalares, pero pone algunos límites fuertes a la idea. Y en este momento esa parece ser la historia de la materia oscura. En nuestra búsqueda para descubrir qué es, continuamos descubriendo lo que no es.
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