Otra prueba en contra de la hipotética materia oscura.

“Otra prueba que muestra que la materia oscura no existe”

Compilado por Manlio E. Wydler (°)

Las galaxias de gran tamaño, como la Vía Láctea, suelen estar rodeadas por un enjambre de galaxias menores. El modelo cosmológico estándar con materia oscura fría —la teoría ampliamente usada por los cosmólogos para describir la evolución y la estructura del universo a gran escala— predice que tales galaxias satélite deberían distribuirse de manera aleatoria en torno a la galaxia central. Sin embargo, hace tiempo que se sabe que eso no es lo que ocurre en la Vía Láctea ni en su vecina más cercana, Andrómeda, situada a unos 2,5 millones de años luz de nosotros. En ambos casos, varias de las pequeñas galaxias que las rodean parecen orbitar en un mismo plano delgado. ¿Se trata de una excepción, o es más bien un síntoma de que algo falla en el modelo cosmológico de consenso?

Un estudio reciente firmado por Oliver Müller, de la Universidad de Basilea, y otros investigadores ha aportado pruebas de que tal vez la Vía Láctea y Andrómeda no sean casos aislados. El análisis de 16 galaxias enanas de Centauro A, una galaxia situada a unos 12 millones de años luz de la Vía Láctea, ha encontrado que, también en este caso, las galaxias satélite parecen disponerse en un plano, lo que plantea varias preguntas sobre los modelos canónicos de formación de galaxias. Los resultados se publican en Science.

Según la teoría cosmológica dominante, en torno al 90 por ciento de la materia existente en el universo es materia oscura: una sustancia invisible y de naturaleza desconocida pero cuya existencia puede inferirse con claridad a partir de la potente atracción gravitatoria que ejerce sobre las estrellas y las galaxias. Hasta ahora nadie ha sido capaz de detectar por medios directos las supuestas partículas que la componen. Sin embargo, son muy pocos quienes ponen en duda su existencia, ya que la materia oscura permite explicar con gran éxito todo tipo de observaciones, desde la velocidad a la que rotan las galaxias individuales sobre sí mismas hasta el origen, la evolución y la estructura del universo como un todo.

No obstante, algo que nunca ha acabado de cuadrar con las predicciones del modelo cosmológico estándar es la peculiar distribución de galaxias enanas que exhiben la Vía Láctea y Andrómeda. En principio, los gigantescos halos de materia oscura que rodean a las grandes galaxias deberían adoptar una forma aproximadamente esférica, por lo que esa tendría que ser también la disposición de galaxias enanas en torno a una galaxia central. Sin embargo, en la Vía Láctea y Andrómeda no ocurre así. ¿A qué se debe?

Para explicar esta discrepancia se han propuesto varias hipótesis. En el caso de la Vía Láctea, algunos expertos han argumentado que el propio disco de la galaxia impediría ver la distribución completa de galaxias enanas, por lo que las relativamente pocas que se conocen no constituirían una muestra fiel del conjunto. Otros investigadores han defendido que esa distribución asimétrica de satélites obedecería al flujo de material a lo largo de la red cósmica, la gran «telaraña» de materia oscura que, según los modelos, describe la estructura a gran escala del universo. Y, por supuesto, tampoco han faltado quienes se han apoyado en estas anomalías para cuestionar las teorías dominantes sobre la materia oscura.

En el nuevo trabajo, Müller y sus colaboradores han analizado los datos correspondientes a 16 galaxias enanas en torno Centauro A, un sistema cercano a la Vía Láctea pero libre de su influencia gravitatoria y de la de Andrómeda, por lo que su estudio permite analizar el fenómeno de manera independiente. Se da la circunstancia de que, vistas desde la Tierra, las galaxias satélite de Centauro A se reparten aproximadamente a lo largo de un eje: la mitad de ellas se ven «por encima» de la galaxia central, y la otra mitad, «por debajo». Al medir la velocidad de todas ellas con respecto a la Tierra (y sustraer la velocidad de Centauro A), los investigadores han hallado que, salvo dos excepciones, las galaxias enanas situadas por encima de su anfitriona se estarían acercando a nosotros, mientras que aquellas ubicadas por debajo se alejarían. Es decir, todo parece indicar que las galaxias satélite de Centauro A se encuentran orbitando en un mismo plano, el cual se hallaría de canto según se ve desde la Tierra.

Para comprobar hasta qué punto tales resultados serían compatibles con las predicciones del modelo cosmológico estándar, los autores llevaron a cabo varias simulaciones cosmológicas del proceso de formación de un sistema galáctico similar a Centaurus A. Al hacerlo, encontraron que la probabilidad de obtener una configuración como la observada era inferior al 0,5 por ciento.

A la vista de los datos, el nuevo estudio señala que la curiosa distribución de galaxias satélite ya observada en la Vía Láctea y Andrómeda podría ser mucho más común en el universo de lo que se pensaba. De ocurrir así, ello pondría en duda la validez de las simulaciones del proceso de formación de galaxias basadas en materia oscura fría. Dada la baja probabilidad que dichas simulaciones asignan a estas configuraciones galácticas, «encontrar tres sistemas con tales características en el universo cercano se antoja extremadamente improbable», concluyen los autores en su artículo.

(°) Ingeniero, Presidente Honorario de FAPLEV. Vecino Solidario 2001.

La otra electricidad de la que hablaba Tesla

“La otra electricidad”

Compilado por Manlio E. Wydler (°)

 

Graphene Flagship es un macroproyecto europeo dedicado a desarrollar nuevas técnicas basadas en el grafeno (el alótropo del carbono de un solo átomo de espesor) y otros materiales relacionados. Ahora, tres trabajos de este consorcio han permitido predecir y demostrar que, al combinar el grafeno con otros materiales, es posible alterar la propagación de los electrones en función de la orientación de su espín, un hallazgo que promete nuevas aplicaciones en espintrónica. Los resultados han aparecido publicados de manera casi simultánea en Physical Review LettersNano Letters y Nature Physics.

La espintrónica es una generalización de la electrónica basada en la manipulación del espín del electrón (el momento angular intrínseco de esta partícula, sin equivalente en la física clásica). Reviste particular interés en computación cuántica, así como para diseñar nuevos dispositivos de memoria más rápidos y eficientes. Pero, para ello, resulta esencial poder controlar la manera en que se propagan los electrones cuyo espín apunta en una dirección determinada.

En los dispositivos basados en grafeno, el espín de un electrón puede ser inyectado fácilmente tanto en la dirección paralela como en la perpendicular al plano de la capa. Los nuevos trabajos han demostrado que, al combinar una capa de grafeno con otra de dicalcogenuros de metales de transición (DCMT, materiales como el disulfuro de molibdeno o el disulfuro de tungsteno), el conjunto resultante actúa como un «filtro» para el espín de los electrones en función de su orientación.

«Una estructura de grafeno y DCMT actúa como un filtro de espín con una transmisión determinada por la orientación de los espines que llegan, lo que permite detectar pequeños cambios de orientación», asegura Sergio O. Valenzuela, investigador ICREA en el Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología (ICN2) y autor de los resultados experimentales publicados en Nature Physics. La predicción teórica y la rápida verificación experimental de este fenómeno ha sido posible gracias a una colaboración entre grupos de la Universidad de Groninga, la de Ratisbona y el ICN2.

En concreto, debido a la interacción entre capas, el proceso conocido como «relajación de espín» muestra grandes diferencias dependiendo de si el espín del electrón se orienta paralelo o perpendicular al plano del grafeno. La relajación de espín es el proceso por el que el espín de un electrón pierde su polarización inicial y se torna aleatorio, lo que conlleva la pérdida de la señal asociada al espín. El nuevo resultado abre así la puerta a controlar el tiempo de vida medio de las diferentes orientaciones del espín en el grafeno, una propiedad clave en el diseño de dispositivos espintrónicos y sus posibles aplicaciones.

La spintrónica es la otra electricidad de que nos hablaba Nicolás Tesla. La que nos permitiría diseñar objetos impensados y que tornaría en otra rama de esta ciencia.

 

(°) Ingeniero. Presidente H. de FAPLEV. Vecino Solidario 2001.