Décimo capitulo

"Los inmortales"

Esta semana en la visita guiada por Neil deGrasse Tyson, nos invita a conocer los "Los Inmortales".  A medida que nuestro sol viaja a través de la Vía Láctea, no está sólo acompañado de sus planetas, sino por miles de millones de cometas distantes, también.  Un aumento en la probabilidad de impactos de cometas que amenazan la vida puede ocurrir cuando el Sol pasa a través de un posible disco de materia oscura en la galaxia. Nuestro sistema solar orbita alrededor del centro de la Vía Láctea, completando una revolución cada 250 millones de años aproximadamente.

A lo largo de este camino, oscila arriba y abajo, atravesando el plano galáctico alrededor de cada 32 millones de años. Si un disco de materia oscura se concentra a lo largo del plano galáctico, puede incluso interrumpir las mareas, el movimiento de los cometas de la nube de Oort en el borde exterior de nuestro Sistema Solar.  Esto podría explicar posibles fluctuaciones periódicas en el índice de impactos en la Tierra.  

Los científicos han descubierto una posible evidencia de esta "bumpiness galáctico" en una fluctuación periódica aparente en la tasa de cráter grande de formación de los impactos, el tipo que probablemente mató a los dinosaurios. La frecuencia de las fluctuaciones de impacto coincide estrechamente la velocidad a la que el Sol pasa a través del plano del disco galáctico. Sin embargo, no ha quedado claro qué elemento en el disco podrían estar influyendo en las trayectorias de los cometas.

Dos físicos teóricos han propuesto una hipótesis que inserta la materia oscura como la pieza que faltaba entre el movimiento del Sistema Solar y posiblemente, los impactos de cometas que amenazan la vida. En un artículo publicado en la revista Physical Review Letters, Lisa Randall y Mateo Reece de la Universidad de Harvard sugieren que parte de la materia invisible misterioso, que compone el 85% de toda la materia del Universo, podría existir en un disco delgado que perturba el camino de cierta cometas para que sean más propensos a chocar con nuestro planeta.

Eventos de impactos de cometas parecen haber jugado un papel importante en la conformación de la historia de la Tierra, creando cráteres y posiblemente provocando extinciones masivas. Muchos de estos cometas proceden de la Nube de Oort , una envoltura esférica de cuerpos de hielo en el borde exterior del Sistema Solar que se extiende desde justo fuera de la órbita de Neptuno hasta la mitad de la estrella más cercana. Debido a que la nube de Oort es tan distante del Sol , es muy susceptible a las perturbaciones de las fuerzas gravitatorias procedentes de otros cuerpos. De hecho, ha habido algunos indicios de que la frecuencia de los impactos (tanto de los cometas y asteroides) en la Tierra oscila en una escala de tiempo de unos 25 a 35 millones años, lo que sugiere una relación entre la dinámica en el borde exterior del Sistema Solar y el huelgas lluvia de cometas en la Tierra.

Se han propuesto dos hipótesis para explicar la posible periodicidad en los impactos de cometas. Una idea consiste en la atracción gravitatoria de una estrella , que aún no descubierta distante compañero (llamado Nemesis) o planeta (llamado planeta X) que perturba periódicamente los cometas en la nube de Oort y causa un gran aumento en el número de cometas que visitan el interior del Sistema Solar y por lo tanto en la frecuencia de los eventos de impacto en la Tierra . Ni Nemesis, ni planeta X se detectó con campo amplio Infrared Survey Explorer ( WISE) telescopio espacial de la NASA, eliminándose de esta manera la teoría de que un objeto en la vecindad de nuestro Sol puede explicar las fluctuaciones de impacto.

Una hipótesis alternativa implica una influencia gravitacional del disco galáctico densa en el Sistema Solar [ 5 ]. Nuestro Sol orbita alrededor del centro galáctico, teniendo aproximadamente 250 millones de años para hacer una revolución completa. Sin embargo , esta trayectoria no es un círculo perfecto. El Sistema Solar teje arriba y hacia abajo , atravesando el plano de la Vía Láctea aproximadamente cada 32 millones de años, lo que coincide con la supuesta periodicidad de las variaciones de impacto. Este movimiento de bamboleo , que se extiende unos 250 años luz por encima y por debajo del plano, se determina la concentración de gas y estrellas en el disco de nuestra galaxia.

Esta materia ordinaria " bariónica " se concentra en unos 1.000 años luz del plano. Debido a que la densidad disminuye en la dirección vertical, hay un gradiente gravitacional, o la marea, que pueden perturbar las órbitas de los cometas en la nube de Oort , causando algunos cometas que vuelan en el Sistema Solar interior y periódicamente elevar las probabilidades de colisión con la Tierra. Sin embargo, el problema con esta idea es que la marea galáctica estimado es demasiado débil como para causar muchas olas en la nube de Oort.

En su nuevo estudio, Randall y Reece se centran en esta segunda hipótesis y sugieren que la marea galáctica podría hacerse más fuerte con un disco delgado de la materia oscura. Discos oscuros son un posible resultado de la física de la materia oscura, ya que los autores y sus colegas mostraron recientemente. En este caso, los investigadores consideran que un modelo específico, en el que nuestra galaxia alberga un disco oscuro, con un espesor de 30 años luz y una densidad superficial de alrededor de 1 masa solar por plaza años luz ( la densidad superficial de la materia bariónica ordinaria es aproximadamente 5 veces mayor que, pero es menos concentrada cerca del plano).

Aunque uno tiene que estirar las restricciones observacionales para hacer espacio , su disco delgado de la materia oscura es consistente con los datos astronómicos de nuestra galaxia. Centrando su análisis en las grandes (> 20 kilometros) cráteres creados en los últimos 250 millones de años, Randall y Reece argumentan que su escenario disco oscuro puede producir el patrón observado en la frecuencia de cráter con una buena cantidad de incertidumbre estadística.

Modelo de disco oscuro de Randall y Reece no está hecha de un tipo ordinario de la materia oscura. El candidato más probable de la materia conocido como partículas masivas de interacción débil ( WIMPs) - se espera para formar un halo esférico alrededor de la Vía Láctea, en lugar de estar concentrado en el disco oscuro . Este escenario WIMP materia oscura ha tenido un éxito notable en la explicación de la distribución a gran escala de la materia en el Universo.

Pero, hay un problema de larga data en las pequeñas escalas - la teoría general predice núcleos excesivamente densos en los centros de galaxias y cúmulos de galaxias , y predice un mayor número de satélites de galaxias enanas alrededor de la Vía Láctea que se observan. Mientras que algunos de estos problemas podrían resolverse mediante una mejor comprensión de la física de la materia bariónica ( en lo que respecta , por ejemplo, para protagonizar la dinámica de formación y gas ) , no está claro si una solución bariónica puede trabajar en las galaxias de masas más pequeñas ( con muy poco estrellas y gas ) que se observen discrepancias.

Por otra parte, este conflicto de pequeña escala podría ser evidencia de la física más compleja en el propio sector de la materia oscura. Una solución consiste en invocar fuertes interacciones electromagnética - como entre partículas de materia oscura , lo que podría dar lugar a la emisión de fotones " oscuros" . Estos auto- interacciones pueden redistribuir impulso a través de la dispersión elástica , alterando de este modo la distribución prevista de la materia oscura en las regiones más internas de las galaxias y cúmulos de galaxias , así como el número de galaxias enanas en la Vía Láctea.

Aunque la materia oscura auto- interacción podría resolver la tensión entre la teoría y las observaciones a pequeñas escalas , las mediciones a gran escala de las galaxias y cúmulos de galaxias sólo permiten una pequeña fracción (menos del 5% ) de la materia oscura sea la libre interacción. Recientemente, Randall, Reece, y sus colaboradores mostraron que si una porción de la materia oscura es la libre interacción, a continuación, estas partículas se colapsan en un disco galáctico oscuro que se superpone con el disco bariónica ordinaria .

Hicimos un disco delgado de la materia gatillo eventos de extinción oscuros como el que extinguió a los dinosaurios? La evidencia está lejos de ser convincente. En primer lugar, la periodicidad de la tasa de formación de cráteres de la Tierra no está claramente establecido, debido a un registro cráter irregular hace que sea difícil de ver un patrón firme. Tampoco está claro qué papel cometas pueden haber desempeñado en las extinciones en masa.

La opinión predominante es que el cráter Chicxulub , que se ha relacionado con la extinción de los dinosaurios hace 66 millones de años, fue creado por un asteroide gigante , en lugar de un cometa. Randall y Reece tuvieron cuidado en reconocer desde el principio que " la evidencia estadística no es abrumadora " y enumerando varias limitaciones para el uso de un registro cráter irregular. Pero los datos geológico es poco probable que mejore en un futuro próximo, por desgracia.

Por otra parte, los avances en datos astronómicos se espera con Gaia misión espacial de la Agencia Espacial Europea , que fue lanzado el año pasado y en la actualidad está estudiando la Vía Láctea en un detalle sin precedentes . Gaia observará millones de estrellas y medir sus distancias y velocidades precisas. Estas mediciones deberían permitir a los astrónomos para trazar la superficie de densidad del disco galáctico densa como una función de la altura.

Cerca del avión, los astrónomos pudieron ver directamente si hay un " disco en el disco " que tiene mucha más masa de lo que podíamos dar cuenta de la materia bariónica ordinaria. Evidencia de un disco tan oscuro permitiría una mejor modelización predictiva de los efectos sobre los cometas y en la vida de nuestro planeta.