Un nuevo estudio plantea que los planetas podrían rotar más rápido, por el efecto de la materia oscura, de lo que lo harían si su efecto no existiese. Algo que resulta interesante porque, de ser un planteamiento correcto, ofrece la posibilidad de medir con un experimento sus características…
El papel de la materia oscura para hacer rotar más rápido un planeta
La materia oscura es un concepto muy importante para poder explicar el universo tal y como lo conocemos. Sin embargo, sigue siendo una gran desconocida. Una de las pocas cosas que sí se sabe es que es mucho más abundante que la materia bariónica (o normal). Su existencia, además, está fuera de toda duda. Se puede observar en cómo rotan las galaxias o en el estudio de las lentes gravitacionales. También al analizar las fluctuaciones en la radiación de fondo de microondas. Un nuevo estudio sugiere que podría haber otra manera de detectar su presencia.
El estudio procede de un grupo de investigadores de la Academia de Ciencias de China, y explican que «la materia oscura supone, aproximadamente, el 85% de la materia presente en el universo. Tal y como se ha determinado gracias a multitud de evidencias astrofísicas y cosmológicas. Pese a su abrumadora presencia, la naturaleza fundamental y composición de las partículas de materia oscura sigue siendo un misterio. Algo que apunta a que podría haber nueva física más allá de lo que se plantea con el Modelo Estándar y la teoría de la relatividad general».
La investigación se apoya en un trabajo anterior que sugiere que la materia oscura podría llegar al interior de los planetas. Es un fenómeno llamado captura planetaria de materia oscura. La idea que plantea es que la atracción gravitacional de los planetas puede atraer las partículas de materia oscura. Aunque la física para explicar este mecanismo es muy compleja, los científicos están trabajando en ella, incluyendo aspectos como la estimación de su densidad en el interior de los planetas. Los científicos esperan que la densidad sea muy baja, haciendo que sea difícil detectarla.
La naturaleza de la materia que no podemos ver
Hay muchas explicaciones sobre qué podría ser la materia oscura. Puede tratarse de algo como agujeros negros primordiales, axiones, o partículas masivas débilmente interactivas (WIMPs, por sus siglas en inglés). También hay otras posibilidades, pero esta investigación intenta delimitar las propiedades de la materia oscura en una escala planetaria, en lugar de microscópica o cósmica. «Los planetas sirven como sondas a largo plazo de los efectos de la materia oscura, que han interactuado con el halo de materia oscura a su alrededor durante miles de millones de años», dicen los autores.
Añaden que «estas interacciones pueden llevar a consecuencias observables, acumulativas, tales como cambios en la temperatura del planeta, dinámica rotacional y propiedades atmosféricas». La idea básica tras la captura de materia oscura es que interactúa con la materia planetaria y deposita energía en el planeta. Aunque la materia oscura y la bariónica no interactúan o colisionan en el sentido normal. Pueden interactuar gracias a factores como el efecto túnel. Este tipo de interacciones provocan cambios en la rotación y temperatura de un planeta.
Concretamente, aceleran la rotación y elevan la temperatura. Los científicos pueden observar estos cambios y los autores del estudio han desarrollado una nueva estrategia para detectarlos. Aunque el estudio de la física de la materia oscura es fascinante por sí misma, la materia oscura planetaria podría afectar a la habitabilidad. «Además, los efectos de la materia oscura en escalas planetarias podrían influir en la habitabilidad planetaria al alterar las condiciones térmicas, potencialmente afectando la estabilidad del agua líquida y la evolución de la atmósfera» dice el estudio.
Cómo estudiar si los planetas pueden rotar más rápido por la materia oscura
Cuando las partículas de materia oscura entran en los planetas, se ven sujetas a la dispersión, captura y aniquilación. Cuando se dispersan, o colisionan, aplican energía cinética a las partículas planetarias. Esto se manifiesta en forma de calor. Lo mismo sucede cuando se aniquilan. El aumento de temperatura se debe a la cantidad de materia oscura que entra en el planeta. La energía que entra también puede acelerar el período de rotación. En su estudio, los investigadores han simulado la captura de materia oscura planetaria en quince exoplanetas conocidos.
Entre ellos están 55 Cancri d o Epsilon Eridani b, que son particularmente interesantes para la comunidad científica. También han aplicado su modelo a Júpiter y la Tierra. «Nuestra teoría sugiere que la energía proporcionada por el calentamiento por materia oscura no se convierte íntegramente en temperatura, si no que se distribuye en función de las propiedades intrínsecas del planeta, como masa y radio, así como su estado actual, incluyendo temperatura y velocidad angular». La Tierra, según el estudio, tampoco sería inmune a este mecanismo de captura.
Las predicciones de los autores sugieren que la combinación de energía de materia oscura y el Sol provocarán un aumento de la temperatura de la atmósfera en superficie de 0,015 K en 100 años y 0,15 K en 1000 años. En cuanto al aumento de velocidad de rotación, es mucho más difícil de medir el impacto de la materia oscura, pero predicen que ese mismo calentamiento aceleraría la rotación en varios segundos por siglo. Concretamente, 12 segundos en 100 años y 120 en 1000. Algo que se podría detectar con métodos de medición terrestre. Todo esto podría ayudar a entender mejor la habitabilidad de exoplanetas.
Estudio
El estudio es H. Shi, J. Zhou, Z. Huan et al.; «Dark Matter (S)pins the Planet»; publicado en arXiv, puede consultarse en este enlace.
Referencias: Universe Today
