No vemos todo lo que existe | Vacío cósmico

Una aurora boreal en el cielo noruego. Mié / Unsplash

La materia oscura existe sí o sí. Otra cosa es el exotismo de la materia oscura. La composición de nuestro universo, según modelo más aceptado Para los científicos, más del 80% de la materia, es decir, todo lo que tiene masa y ocupa volumen, debe ser de una naturaleza diferente a la que conocemos. Sin embargo, los astrofísicos y físicos de partículas llevamos años intentando detectar directamente esta materia exótica sin Mucho éxito, por tanto, su existencia comienza a ser cuestionada. Para defender la afirmación con la que abrimos este artículo, debemos comenzar por explicar qué entendemos por materia oscura.

No es exactamente lo que los astrofísicos tienen en mente hoy cuando hablamos de materia oscura, pero es la definición más básica: todo lo que no vemos es materia oscura. ¿Por qué no podemos ver algo? Según la RAEporque le falta luz o claridad. Para responder desde un punto de vista más científico, hay que diseccionar la definición. Lo primero: ¿qué ver? Y para explicar la visión, tenemos que pasar a algo más básico, un concepto que los físicos y especialmente los astrofísicos aprecian más: la interacción de la luz con la materia. Y seguimos diseccionando la pregunta: ¿qué es la luz? El comportamiento de la luz se puede estudiar considerando que es un conjunto de partículas, los llamados fotones, que viajan a 300.000 kilómetros por segundo, o es un campo eléctrico y magnético (electromagnético) que varía periódicamente en el tiempo y se transmite a través del espacio a la velocidad antes mencionada. Para explicar la interacción de la materia con la luz, puede ser mejor pensar en ella como fotones. La propiedad fundamental de un fotón es su energía, que no depende nada más que de su frecuencia, que sería la velocidad a la que varía el campo electromagnético. También es común hablar de fotones de cierta longitud de onda, relacionados con la frecuencia y que se podrían considerar como una distancia característica de variación de la onda electromagnética.

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Podemos ver algo con nuestros ojos principalmente porque emite fotones o porque refleja los creados por otra cosa. La materia también puede desviar los fotones ligeramente sin reflejarlos como un espejo, o puede absorberlos y hacerlos desaparecer. ¿Qué cosas emiten fotones? Bueno, una bombilla, el Sol, las estrellas, la Tierra misma o Marte, tan bonita en estos días que es visible toda la noche, emiten fotones, ¡y nosotros! Todos emitimos fotones, ¡pero no los que vemos con nuestros ojos! La luz que vemos de los planetas y otras personas o cosas en la Tierra son fotones reflejados, creados por el Sol o por iluminación artificial. Aquí está la otra parte del fenómeno de la visión: los fotones que nos llegan de cosas que detectamos con nuestra retina, que es un detector de luz natural, análogo, aunque mucho peor, a los detectores de luz de nuestras cámaras. La retina es peor, entre otras cosas, porque solo es sensible a fotones de energías específicas, las correspondientes al llamado dominio óptico. Nuestra retina es un detector de ondas de campo electromagnético que varían en el orden de 400 a 750 mil millones de veces por segundo (o 400-750 terahercios). Si obtenemos un campo electromagnético que varía más rápido o más lento, nuestro nervio óptico ni siquiera lo sabe (excepto que podemos quemar los receptores). Si obtenemos muy poca luz, tampoco lo sabemos, porque en realidad la retina solo detecta alrededor de dos de cada 100 fotones ópticos que recibe. Solo estos producen una reacción química que se convierte en corriente eléctrica y que provoca nuestra percepción visual.

Si nos limitamos a lo que nuestro ojo ve, la realidad solo serían cosas que emiten o reflejan fotones en la gama óptica, que abarca todo el arco iris conocido, desde el púrpura al rojo, con cada color correspondiente a un rango estrecho de frecuencias.

Por lo tanto, si nos limitamos a lo que ve nuestro ojo, la realidad solo serían las cosas que emiten o reflejan fotones en el rango óptico, que abarca todo el arco iris conocido, desde el púrpura al rojo, cada uno. color correspondiente a una gama estrecha. frecuencias. Además, esta realidad se limitaría a lo suficientemente brillante para que los fotones que llegan a nuestra retina provoquen la excitación de nuestros receptores. Tantas cosas muy cotidianas serían materia negra. Empezando por el aire de la atmósfera porque no podemos verlo, es transparente para nuestros ojos, no obtenemos (normalmente) fotones ópticos. Los virus también serían materia oscura, tampoco los vemos. Pero el aire existe e incluso podemos percibirlo cuando el efecto de las turbulencias en la atmósfera es perceptible en la trayectoria de los fotones en un día caluroso sobre el asfalto o cuando vemos las estrellas titilar bajo el efecto de viendo, que ya hemos explicado en otro Artículo. También podemos verlo, al menos un componente del aire, gracias al fenómeno de auroras boreales, cuando el oxígeno en el aire emite luz en la óptica, que es de color rojo o más comúnmente de color verde, o cuando el nitrógeno emite luz azul.

En cuanto a los virus, puede tomar imágenes de ellos con microscopios electrónicos y ver ampliaciones en la pantalla de una computadora, pero no pueden. vemos Los fotones ópticos en sí mismos no interactúan con los virus, se podría decir que tienen diferentes escalas en el sentido de que la denominada longitud de onda de los fotones ópticos, que va de 400 a 750 mil millonésimas de metro, es más grande que el tamaño de un virus, alrededor de 10 mil millonésimas de metro. Es como intentar golpear una mosca con una raqueta de tenis. En realidad, las imágenes de virus se crean con haces de electrones, no fotones, creados por un emisor y que, tras interactuar con los átomos del virus, nos ayudan a reconstruir su estructura y representarlo en una imagen digital que podemos visualizar.

Las imágenes de virus se realizan con haces de electrones, no fotones, creados por un emisor y que, tras interactuar con los átomos del virus, nos ayudan a reconstruir su estructura y representarlo en una imagen digital.

Así que incluso en la Tierra hay muchos materia negra por nuestra definición básica y muy falso desde un punto de vista astrofísico. Ciertamente hay formas de mirar materia que no pasa por la detección de fotones ópticos sin más, incluso hay formas de conocer la existencia de materia sin necesidad de luz. Desafortunadamente, en este momento la mayor parte de la información del universo tiene que obtenerse a través de fotones, no podemos usar haces de electrones, ni tenemos telescopios de ondas gravitacionales suficientemente potentes. En los siguientes artículos hablaremos sobre la materia del universo que vemos a través de fotones a los que nuestro ojo no es sensible. Pero … ¿hay alguna materia que no emite ni refleja luz, que la atraviesa por completo?

Pablo G. Pérez González Es investigador del Centro de Astrobiología, dependiente del Consejo Superior de Investigaciones Científicas y del Instituto Nacional de Tecnología Aeroespacial (CAB / CSIC-INTA)

Patricia Sánchez Blázquez Es catedrática de la Universidad Complutense de Madrid (UCM)

Vacío cósmico Es un apartado en el que se presenta nuestro conocimiento sobre el universo de forma cualitativa y cuantitativa. Tiene como objetivo explicar la importancia de comprender el cosmos no solo desde un punto de vista científico, sino también desde un punto de vista filosófico, social y económico. El nombre “vacío cósmico” se refiere a que el universo está y está, en su mayor parte, vacío, con menos de un átomo por metro cúbico, a pesar de que en nuestro entorno, paradójicamente, existen quintillones de átomos por metro cúbico, lo que nos invita a reflexionar sobre nuestra existencia y la presencia de vida en el universo.

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