Los haloes fantasmales de materia oscura tan pesados como la tierra y tan grandes como nuestro sistema solar fueron las primeras estructuras en formarse en el universo, según nuevos cálculos de científicos de la Universidad de Zúrich, publicados en la edición de esta semana de Nature.
Nuestra propia galaxia todavía contiene miles de millones de estos halos y se espera que uno pase por la Tierra cada pocos miles de años, dejando un rastro brillante y detectable de rayos gamma a su paso, dicen los científicos. Día a día, innumerables partículas de materia oscura al azar llueven sobre la Tierra y a través de nuestros cuerpos sin ser detectadas.
"Estos halos de materia oscura eran el 'pegamento' gravitacional que atraía la materia ordinaria y eventualmente permitía la formación de estrellas y galaxias", dijo el profesor Ben Moore, del Instituto de Física Teórica de la Universidad de Zúrich, coautor del informe Nature. . "Estas estructuras, los componentes básicos de todo lo que vemos hoy, comenzaron a formarse temprano, solo unos 20 millones de años después del Big Bang".
La materia oscura comprende más del 80 por ciento de la masa del universo, pero su naturaleza es desconocida. Parece ser intrínsecamente diferente de los átomos que forman la materia a nuestro alrededor. La materia oscura nunca ha sido detectada directamente; Su presencia se infiere a través de su influencia gravitacional en la materia ordinaria.
Los científicos de Zurich basaron sus cálculos en el candidato principal para la materia oscura, una partícula teórica llamada neutralino, que se cree que fue creada en el Big Bang. Sus resultados implicaron varios meses de cálculo numérico en zBox, una nueva supercomputadora diseñada y construida en la Universidad de Zurich por Moore y los Dres. Joachim Stadel y Juerg Diemand, coautores del informe.
? Hasta 20 millones de años después del Big Bang, el universo era casi liso y homogéneo ?, dijo Moore. Pero ligeros desequilibrios en la distribución de la materia permitieron que la gravedad creara la estructura familiar que vemos hoy. Las regiones de mayor densidad de masa atrajeron más materia, y las regiones de menor densidad perdieron materia. La materia oscura crea pozos gravitacionales en el espacio y la materia ordinaria fluye hacia ellos. Las galaxias y las estrellas comenzaron a formarse como resultado unos 500 millones de años después del Big Bang, mientras que el universo tiene 13.700 millones de años.
Utilizando la supercomputadora zBox que aprovechó el poder de 300 procesadores Athlon, el equipo calculó cómo evolucionarían los neutralinos creados en el Big Bang con el tiempo. El neutralino ha sido durante mucho tiempo un candidato favorito para la "materia oscura fría", lo que significa que no se mueve rápido y puede agruparse para crear un pozo gravitacional. El neutralino aún no ha sido detectado. Esta es una partícula "supersimétrica" propuesta, parte de una teoría que intenta rectificar inconsistencias en el modelo estándar de partículas elementales.
Durante las últimas dos décadas, los científicos han creído que los neutralinos podrían formar halos masivos de materia oscura y envolver galaxias enteras en la actualidad. Lo que surgió del cálculo de la supercomputadora zBox del equipo de Zurich son tres hechos nuevos y destacados: primero se formaron halos de masa terrestre; Estas estructuras tienen núcleos extremadamente densos que permiten que miles de millones hayan sobrevivido a las edades en nuestra galaxia; también estos haloes de materia oscura "en miniatura" se mueven a través de sus galaxias anfitrionas e interactúan con la materia ordinaria a medida que pasan. Incluso es posible que estos halos perturben la nube cometaria de Oort mucho más allá de Plutón y envíen escombros a través de nuestro sistema solar.
? La detección de estos haloinos neutralinos es difícil pero posible ?, dijo el equipo. Los halos emiten constantemente rayos gamma, la forma de luz de mayor energía, que se produce cuando los neutralinos chocan y se aniquilan a sí mismos.
"Un halo pasajero en nuestra vida (si tenemos tanta suerte), estaría lo suficientemente cerca para que podamos ver fácilmente un rastro brillante de rayos gamma", dijo Diemand, ahora en la Universidad de California en Santa Cruz.
Sin embargo, la mejor oportunidad para detectar neutralinos es en los centros galácticos, donde la densidad de la materia oscura es la más alta, o en los centros de estos haloinos neutralinos en masa de la Tierra. Las regiones más densas proporcionarán una mayor probabilidad de colisiones neutralinas y, por lo tanto, más rayos gamma. "Esto aún sería difícil de detectar, como tratar de ver la luz de una sola vela colocada en Plutón", dijo Diemand.
La misión GLAST de la NASA, prevista para su lanzamiento en 2007, será capaz de detectar estas señales si existen. Los observatorios de rayos gamma terrestres como VERITAS o MAGIC también podrían detectar rayos gamma a partir de interacciones neutralinas. En los próximos años, el Gran Colisionador de Hadrones del CERN en Suiza confirmará o descartará los conceptos de supersimetría.
Las imágenes y animaciones por computadora de un halo neutralino y una estructura temprana en el universo basadas en simulaciones por computadora están disponibles en http://www.nbody.net
Albert Einstein y Erwin Schrönger estuvieron entre los profesores anteriores que trabajaban en el Instituto de Física Teórica de la Universidad de Zúrich, quienes hicieron contribuciones sustanciales a nuestra comprensión del origen del universo y la mecánica cuántica. El año 2005 es el centenario del trabajo más notable de Einstein en física cuántica y relatividad. En 1905, Einstein obtuvo su doctorado en la Universidad de Zúrich y publicó tres artículos que cambian la ciencia.
Nota para los editores: La innovadora supercomputadora diseñada por Joachim Stadel y Ben Moore es un cubo de 300 procesadores Athlon interconectados por una red bidimensional de alta velocidad de Dolphin / SCI y enfriada por un sistema de flujo de aire patentado. Consulte http://krone.physik.unizh.ch/~stadel/zBox/ para obtener más detalles. Stadel, quien dirigió el proyecto, señaló: “Fue una tarea desalentadora ensamblar una supercomputadora de clase mundial a partir de miles de componentes, pero cuando se completó fue la más rápida en Suiza y la supercomputadora de mayor densidad del mundo. El código de simulación paralela que utilizamos divide el cálculo al distribuir partes separadas del universo modelo a diferentes procesadores ".
Fuente original: Instituto de Física Teórica? Comunicado de prensa de la Universidad de Zurich
