La Materia y la Energ

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La Materia y la Energía Oscura
Universidad de Puerto Rico Recinto de
Mayagüez Quarknet Associate Teacher Institute
Sra. Vivian Maldonado Collazo Srta.
Jackeline Ortiz Ramírez Esc. Juan Quiridongo
Morell Esc. S.U. Ana Dalila Burgos Ortiz
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El cosmos parece estar lleno de dos
constituyentes invisibles la materia oscura y la
energía oscura, cuya existencia ha sido propuesta
solamente sobre la base de sus efectos
gravitatorios sobre la materia y energía
ordinarias.

• materia oscura materia que existe en el espacio,
  pero que no es visible para nosotros porque no
  emite radiación como para observarla.
• energía oscura es una especie de antigravedad
  (repulsión) que impulsa al cosmos, y está
  caracterizada por tener una presión negativa.

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• El origen de la materia y la energía oscura.
• Esta sustancia ha sido medida indirectamente en
  todas las galaxias en el Cosmos.
• Los investigadores se dieron cuenta de su
  existencia porque algo, que no es la fuerza de la
  gravedad, se encarga de mantener a las galaxias
  en una rotación regular por el Cosmos.
• Sin esta materia, todas las galaxias, incluyendo
  la nuestra, estuvieran volando sin rumbo por el
  espacio.
• También existe el misterio de una energía oscura,
  cuya función parece ser incrementar la velocidad
  entre las galaxias, expandiendo al Universo y
  separando a las galaxias unas de las otras.

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La energía oscura contribuye con aproximadamente
el 75 de toda la energía del universo, seguida
por la materia oscura y la materia normal.
Solamente la materia normal puede ser detectada
directamente con los telescopios, y
aproximadamente el 85 de ella es gas caliente
intergaláctico.
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El Modelo Estándar del Universo

• Hace predicciones precisas, a la cantidad de
  material normal presente en el universo.
• Por la sensibilidad de estas predicciones esta
  materia invisible tiene que estar estructurada de
  elementos exóticos y distintos a los ya
  conocidos.
• Necesitamos detectar la materia oscura, si es
  posible, tocarla, olerla e incluso degustarla si
  es factible, si no es así, todo el modelo
  estándar no tendrá sentido.

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Cómo evolucionó el Universo bajo la influencia
de la "materia o energía oscura? Según los
investigadores, poco después del "Big Bang", una
masa de materia o energía oscura permitió la
formación de enormes estructuras que conformaron
el Universo, y que luego colapsaron bajo su
propio peso, formando vastísimos halos o aureolas
cósmicas. La fuerza gravitacional de estos halos
succionó la materia normal existente, generando
la formación de galaxias.
HALOS DE MATERIA OSCURA
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Los científicos diferencian entre materia oscura
y energía oscura porque parecen comportarse de
manera diferente

• La materia oscura parece tener masa y formar
  acumulaciones gigantescas. La atracción
  gravitatoria de estas acumulaciones permite que
  la materia ordinaria forme las galaxias.
• La energía oscura parece no tener masa y
  distribuirse uniformemente por todo el espacio,
  donde actúa como una especie de anti-gravedad,
  una fuerza repulsora que está desgarrando el
  universo.

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SIGNOS DE ENERGIA OSCURA Esta composición de
imágenes ópticas (en azul) y de observaciones de
rayos-X de Chandra (en rojo) muestra el gas
caliente cerca de un cúmulo de galaxias.  
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Cómo se pudo acumular esa materia oscura y
desconocida en la estructura de las galaxias?
Recordemos que la acción de los fotones
neutraliza cualquier tentativa de condensación de
la materia ordinaria (electrones, protones). Pero
la materia oscura interacciona muy poco con la
luz (si no, ya se le habría detectado). Sometida
a su propia gravedad, no debería tener
impedimentos para comenzar su propia acumulación
antes de la formación de los átomos de hidrógeno.
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Cómo la materia oscura pudo afectar el
comportamiento gravitacional de las galaxias?

• La precoz condensación de esa materia, hasta
  ahora desconocida, habría tenido como efecto
  sembrar el espacio de una colección de bolsones
  oscuros, exóticos y sobredensos. Esos bolsones
  discretos servirían de núcleos de condensación
  para las futuras estructuras.
• Esta hipótesis no sólo entrega herramientas
  explicativas para la velocidad de las estrellas
  en las galaxias, así como de las galaxias en sus
  cúmulos, sino que también de que la materia
  oscura jugaría otros roles cosmológicos.

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• La materia oscura, que según los científicos
  forma parte de casi todo el universo, pero que
  nunca se ha logrado ver, podría tener diversas
  formas y tamaños.
• Los físicos señalan que la única forma en que las
  galaxias pueden alejarse entre sí tan rápidamente
  sin disolverse surge del hecho de que contienen
  mucha más materia de la que se puede percibir con
  instrumentos convencionales.
• La gravedad que mantiene la cohesión de todos los
  objetos, desde un planeta a una galaxia, está
  directamente relacionada con la masa de esos
  objetos. De allí surgió la idea de la "materia
  oscura", que sería diferente a la materia normal.

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• Debido a que la materia oscura es invisible, los
  astrónomos tienen que hacer enormes esfuerzos por
  encontrarla.
• De los muchos tipos de partículas elementales
  que podrían explicar la constitución de la
  materia oscura, se encuentran los neutrinos, que
  vienen a ser los únicos cuya existencia se
  encuentra comprobada.

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Teorías sobre la composición de la materia oscura

a) Teoría de los supercúmulos- afirma que el
neutrino es el constituyente de la materia
oscura. b) Teoría denominada Machos- trata de
atribuir la existencia de materia oscura a
estructuras como agujeros negros, estrellas
enanas blancas, etc.c) Teoría de las Wimps-
propone como componentes de la materia oscura a
hipotéticas partículas exóticas aun no
descubiertas.
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Nuestra Vía Láctea aparece rodeada por una
aureola de rayos gamma. Una de las posibles
causas para que se generen estos resplandores de
altísima energía se le atribuye a la interacción
entre sí de las hipotéticas partículas masivas
WIMPs que serían las comitentes primarias de la
materia oscura, la materia invisible que
estructuraría mayoritariamente el universo.
Foto cortesía de la NASA.
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• Qué sucederá con nuestro universo en un futuro
  distante?
•  
• Si la cantidad de energía oscura es constante,
  dicen los astrónomos, el universo continuará
  expandiéndose a una velocidad acelerada. En unos
  20 mil millones de años, solamente serán visibles
  desde la Tierra unas 100 galaxias. Piensen en
  ello como la gran soledad.
• Si la energía oscura cambiara con el tiempo,
  podría disminuir y permitir que la gravedad
  dominara otra vez, impulsando al universo a
  colapsar en un gran mordisco (big crunch). O
  podría aumentar sus efectos y acelerar cada vez
  más la expansión, lo que llevaría al gran
  desgarro (big rip), en el cual la misma
  esencia del espacio-tiempo se estira tan
  rápidamente que aún los átomos resultan
  destrozados.

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• Steve Allen, un astrónomo de la Universidad de
  Cambridge en Inglaterra, dice que la energía
  oscura se mantiene constante y se comporta de
  forma muy parecida a la constante cosmológica de
  las teorías de Einstein sobre la evolución del
  universo. Si esta observación se sigue
  manteniendo bajo programas más rigurosos, podría
  estrechar sustancialmente el espectro de las
  explicaciones sobre lo que realmente es la
  energía oscura. Lo que no sería malo para una
  constante a la que Albert Einstein llamó su
  mayor equivocación.

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(No Transcript)
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Gracias por su atención.
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Referencias
http//www.astrocosmo.cl/h-foton/h-foton-11_03-01.
htm
http//www.edu.aytolacoruna.es/aula/fisica/teoria/
particle/spanish/glossarys.html    
www.casanchi.com www.astrocosmos.com