¿Qué es la materia oscura y quién la descubrió?

Nadie lo ha descubierto. La materia oscura es una explicación propuesta para algunos fenómenos observados.

En particular,

• Las galaxias giran a una velocidad que implica que son bastante pesadas, especialmente hacia los bordes exteriores, pero cuando observamos la masa de las estrellas y el gas interestelar, no hay suficiente para que giren de la forma en que lo hacen.

• La lente gravitacional es un fenómeno en el que la luz se dobla por la presencia de mucha masa. Por lo general, vemos la masa haciendo la flexión: un gran cúmulo de estrellas o algo así. Pero algunas lentes gravitacionales no tienen suficiente materia visible asociada con ellas; debe haber alguna masa faltante involucrada.

• El análisis de la luz producida a partir del universo primitivo , unos cientos de miles de años después del Big Bang, sugiere fuertemente que hay algún tipo de agrupamiento de masas de una manera complicada, y que estos agrupamientos no interactúan fuertemente con la luz (o al menos). todos)

Todo esto apunta a alguna materia pesada faltante que es, aparentemente, invisible.

Llamamos a esta hipotética sustancia invisible "materia oscura", porque es literalmente oscura (no podemos verla) y tiene masa (así que es materia).

Montones y montones de personas buscan la materia oscura en todo tipo de formas, y muchos también buscan explicarla teóricamente. Ninguno ha tenido éxito hasta ahora, pero la búsqueda continúa.

Usted pregunta si esta es "la razón por la que existen las galaxias". No es así como yo lo expresaría, pero en cierto modo, sí. Un problema real en cosmología es "¿por qué el universo no es perfectamente uniforme después del Big Bang?" y por razones complicadas, esto se puede resolver con materia oscura.

Algo más a lo que han aludido las otras respuestas pero que no se ha dicho claramente es que, en cierto modo, "¿Qué es la materia oscura?" no tiene una respuesta real en la forma en que está preguntando. Es decir, no hay una respuesta real que no sea explicar lo que significa el término. Por definición, la materia oscura es materia que afecta al universo pero que no puedes ver. En el momento en que descubres qué es, ya no es materia oscura.

Como ejemplo, supongamos que el universo está lleno de pequeñas bolas de hierro o plomo, densamente llenas de muchas de ellas que varían en tamaño desde guisantes hasta pelotas de béisbol, y no vemos ninguna a nuestro alrededor porque la actividad de cada sistema estelar las elimina. incorporándolos a su estrella y planetas con el tiempo de la misma manera que los planetas eliminan otros desechos en sus órbitas. Esta es una propuesta tonta, pero es simplemente para demostrar un punto. Estas bolas agregan suficiente masa a la galaxia para dar cuenta de las anomalías que vemos, pero como no podemos ver las bolas entre las estrellas y las galaxias porque no podemos detectar los objetos pequeños tan lejos, no sabemos cuál es la causa. Estas bolas de hierro o de plomo son entonces materia oscura. Dentro de cincuenta años desarrollaremos telescopios tan potentes que podremos ver objetos de una pulgada de ancho a años luz de distancia y descubriremos estas bolas; Acabamos de encontrar materia oscura. Ahora lo entendemos, y ya no es materia oscura.

Hay anomalías de la astrofísica que ya se han señalado en las otras respuestas. Los astrónomos están tratando de averiguar cuáles son las causas, y están tomando muchas rutas diferentes para hacerlo. Podría haber tipos de partículas sin descubrir. Quizás, en cambio, necesitemos nuevas leyes de la física.

Pero no es tan fantasioso. A pesar de mi tonta analogía de las bolas de hierro/plomo, en realidad la materia oscura a menudo es simplemente materia vieja y común que aún no hemos visto. En años pasados, cuando no habíamos descubierto todos los planetas de nuestro sistema estelar que conocemos ahora, los astrónomos vieron anomalías en las órbitas de las estrellas más lejanas que podían percibir, y esto podría explicarse por otros objetos (planetas) que simplemente no podía ver todavía, que fueron encontrados más tarde. Estos planetas eran materia oscura (me di cuenta de que alguien más comentó incorrectamente en otra parte que es necesario hacer una distinción, pero los planetas eran de hecho materia oscura) hasta que se encontraron, después de lo cual ya no eran materia oscura. Obviamente, sería una tontería tratar de dar cuenta de anomalías como la velocidad de rotación gravitacional diciendo que ' todo empacado en planetas que no podemos ver; eso sería agitar la mano. Pero podría ser que la realidad de la situación sea una combinación de materia normal tal como la conocemos (pero que no se ve), tipos no descubiertos de objetos masivos, o posiblemente incluso nueva física y un montón de Plutones;)

Sin embargo, lo que debes tener en cuenta es que la "materia oscura" no es realmente algo que exista en el universo. Es solo un término, y tratar de definir o comprender cuidadosamente el término "materia oscura" es una cuestión de semántica más que de ciencia. Es como cuando los peces gordos de la astronomía se reunieron recientemente y decidieron qué es y qué no es un planeta. Plutón fue desclasificado no porque cambió o incluso porque nuestra comprensión de él cambió, sino porque algunas personas decidieron cambiar las definiciones de algunas palabras. El "cambio" no tuvo ningún impacto en la ciencia real; sólo en cómo escribimos sobre ciencia en nuestras revistas y libros de texto.

Del mismo modo, es menos importante entender "qué es la materia oscura" y darse cuenta de que significa "hay algo allí y no sabemos qué es". Lo importante es comprender cuáles son las anomalías reales y cuáles son las hipótesis para describir qué las causa.

Hay una cuasi-respuesta para un cuasi-término. Espero que eso ayude. No estoy tratando de menospreciar el término, sino que espero haberles brindado una buena perspectiva al respecto.

¡Está en todas partes! Los astrónomos han descubierto que los agujeros negros supermasivos viven en el corazón de las galaxias y atraen estrellas a velocidades increíbles, pero que no son lo suficientemente fuertes como para mantener unidas a todas las estrellas de las galaxias gigantes.

Entonces, ¿qué los mantiene unidos en la espiral? El astrónomo suizo Fritz Zwicky se preguntó por qué las galaxias permanecían juntas en grupos, por lo que concluyó que debía haber algo que nadie había detectado antes, y lo llamó "materia oscura".

Para probarlo, los científicos construyen galaxias virtuales en computadoras, con estrellas virtuales y gravedad virtual. Los astrónomos esperaban con ansias que este experimento de simulación devolviera la galaxia integrada similar a nuestra galaxia. ¡En cambio, lo encontraron desintegrado! La gravedad de la galaxia no es suficiente para mantenerla unida, por lo que los científicos agregaron la gravedad virtual de la materia oscura virtual al experimento de simulación. Y resolvió el problema, la gravedad de la materia oscura mantuvo unida a la galaxia.

Entonces podemos decir que "la materia oscura es el Amo del Universo". Esta es una historia corta sobre la materia oscura. Para explicarlo en detalle, necesitaría muchos libros.