La materia oscura del universo y la energía oscura
Dos de los mayores misterios de la teoría de cuerdas y la cosmología son la presencia de materia oscura invisible y de la gravedad repulsiva en forma de energía oscura.
La materia oscura: La fuente de la gravedad adicional
Los astrónomos han descubierto que los efectos gravitatorios observados en nuestro universo no coinciden con la cantidad de materia visto. Para tener en cuenta estas diferencias, parece que el universo contiene una misteriosa forma de materia que no podemos observar, llamado materia oscura. En todo el universo, hay aproximadamente seis veces más materia oscura como la materia normal visible - y de la teoría de cuerdas podría explicar de dónde viene!
En la década de 1930, el astrónomo suizo Fritz Zwicky observado por primera vez que algunas galaxias estaban girando tan rápido que las estrellas en ellas deben volar lejos el uno del otro. Por desgracia, Zwicky tenía choques de personalidad con muchos en la comunidad astronómica, por lo que sus puntos de vista no se toma muy en serio.
En 1962, el astrónomo Vera Rubin hecho los mismos descubrimientos y tenía casi el mismo resultado. Aunque Rubin no tenía los mismos problemas de temperamento que Zwicky hizo, muchos caso omiso de su trabajo porque ella era una mujer.
Rubin mantuvo su enfoque en el problema y, en 1978, había estudiado 11 galaxias espirales, todos los cuales (incluyendo nuestra propia Vía Láctea) fueron girando tan rápido que las leyes de la física dicen que deben llegar a romperse. Junto con el trabajo de los demás, esto fue suficiente para convencer a la comunidad astronómica de que algo extraño estaba sucediendo.
Lo que es la celebración de estas galaxias en conjunto, las observaciones indican ahora que tiene que ser mucho más de lo que existe es la materia visible que compone el materia bariónica que estamos acostumbrados a - la materia que comprende, a su equipo este planeta, y las estrellas.
Video: El Universo: materia oscura y energia oscura
Los físicos han hecho varias sugerencias sobre lo que podría compensar esta materia oscura, pero hasta el momento no se sabe a ciencia cierta.
La energía oscura: Empujar el universo aparte
la constante cosmológica de Einstein permitió una energía repulsiva uniforme en todo el universo. Desde Hubble descubrió la expansión del universo, la mayoría de los científicos han creído que la constante cosmológica era cero (o posiblemente ligeramente negativo). Hallazgos recientes han indicado que la tasa de expansión del universo está aumentando, lo que significa que la constante cosmológica tiene un valor positivo. Este repulsiva de gravedad - o energía oscura - es en realidad empujando el universo aparte. Esta es una de las principales características del universo que la teoría de cuerdas puede ser capaz de explicar.
En 1998, dos equipos de astrónomos anunciaron los mismos resultados: Los estudios de distantes supernovas (explosiones de estrellas) mostraron que las estrellas parecían débil de lo esperado. La única manera de explicar esto era si las estrellas eran de alguna manera más lejos de lo esperado, pero los físicos ya se había tomado en cuenta para la expansión del universo. La explicación finalmente encontrado era sorprendente: La tasa de expansión del universo se estaba acelerando.
Para explicar esto, los físicos se dieron cuenta de que tenía que haber algún tipo de gravedad repulsiva que trabajó en grandes escalas (ver la figura a continuación). En escalas pequeñas, las reglas normales de gravedad, pero a escalas mayores la fuerza de gravedad repulsiva de la energía oscura parecía tomar el relevo. (Esto no contradice la idea de que el universo es plano - pero hace que el hecho de que es plana, mientras que todavía en expansión, un conjunto muy inusual e inesperado de las circunstancias, lo que requería parámetros muy estrechos en las primeras condiciones de nuestro universo. )
Video: El Universo Materia Oscura y La Energia Oscura Documental JC-HD
gravedad repulsiva es la teoría de la teoría de la inflación, pero eso es un rápido hiper-expansión en las primeras fases del universo. La expansión de hoy debido a la energía oscura puede ser restos de la gravedad repulsiva de la inflación, o puede ser un fenómeno totalmente distinto.
El hallazgo de la energía oscura (o una constante cosmológica positiva, lo que es más o menos similar a) crea importantes obstáculos teóricos, especialmente teniendo en cuenta la debilidad de la energía oscura es. Durante años, la teoría cuántica de campos predijo una constante cosmológica enorme, pero la mayoría de los físicos supone que alguna propiedad (como la supersimetría, que reduce el valor de la constante cosmológica) canceló a cero. Por el contrario, el valor es distinto de cero, pero difiere de las predicciones teóricas por cerca de 120 cifras decimales!
De hecho, los resultados del WMAP muestran que la gran mayoría del material en nuestro actual universo - alrededor del 73 por ciento - se compone de la energía oscura (recuerdan de la relatividad que la materia y la energía son formas diferentes de la misma cosa: mi = mc2, después de todo). Los datos de WMAP de cinco años, publicado en 2008 y que se muestran en la figura, a continuación, también le permite comparar la composición de la presente universo con el material presente en el universo hace 13,7 mil millones de años. La energía oscura era una extremadamente pequeña porción de la torta hace 13,7 mil millones de años, pero hoy se eclipsa la materia e impulsa la expansión del universo.
Video: Documental Materia Oscura, la Energía Oscura del Universo
La historia del universo es un tema fascinante para el estudio, y tratando de entender el significado de esta energía oscura es uno de los aspectos fundamentales de la cosmología moderna. Es también uno de los principales retos a variaciones modernas de la teoría de cuerdas.
Hoy en día, muchos teóricos de cuerdas dedican atención a estos misterios cosmológicos de los orígenes y la evolución del universo, ya que proporcionan un parque infantil universal sobre la que se pueden explorar las ideas de la teoría de cuerdas, potencialmente en los niveles de energía donde el comportamiento cadena puede manifestarse.