La materia oscura y las extinciones en masa

Los pasos periódicos del Sistema Solar a través de un “disco oscuro” en el plano galáctico podrían desencadenar bombardeos de cometas que causarían extinciones en masa.

Camino del Sol en la galaxia

El Sol serpentea en su camino a través de la galaxia. Crédito: Nature y C. Carreau-ESA.

Un delgado disco de materia oscura en la galaxia podría estar detrás de los impactos de grandes cometas que se piensa que son los responsables de algunas de las extinciones en masa de la Tierra, han propuesto dos físicos teóricos.

El modelo se basa en una forma hipotética de la materia oscura descrita por los autores y sus colaboradores el año pasado como un medio para resolver otro problema cósmico. La existencia de un “disco oscuro” podría ser probada en poco tiempo por observaciones astronómicas.

Mario Livio, astrofísico del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial en Baltimore, Maryland, quien no participó de la investigación, dice que la idea, que une dos teorías especulativas y muy diferentes entre ellas, es “muy interesante”, incluso si la evidencia que la apoya está lejos de ser convincente.

Los meteoritos impactan regularmente la superficie de la Tierra. Hace treinta años, físicos sugirieron que este bombardeo se intensifica de forma cíclica, apuntando a alguna causa cósmica subyacente. Una explicación propuesta es que el Sol tiene una estrella compañera aún no detectada, apodada Némesis, que se acerca regularmente, enviando cometas desde la lejana nube de Oort hacia el Sistema Solar interior.

En el último paper, los físicos teóricos Lisa Randall y Matthew Reece, de la Universidad de Harvard en Cambridge, Massachusetts, reavivan otra propuesta, que relaciona la supuesta periodicidad con la manera en que el Sol –y el Sistema Solar- se mueve dentro de la Vía Láctea. Conforme el Sol sigue el movimiento giratorio de los brazos de la galaxia, girando alrededor del centro galáctico, también se mueve hacia arriba y abajo, cruzando regularmente el plano que corta la galaxia en una mitad superior y otra inferior como las dos rebanadas de pan de un sándwich. Los autores sugieren que a medida que el Sol oscila hacia arriba y abajo, cruza una capa más densa de materia oscura –como el jamón de un sándwich-, causando un empuje y tirón gravitatorio que perturba los cometas de la nube de Oort.

Modelos anteriores no han podido dar cuenta de una fuerza gravitatoria bastante intensa como para causar el efecto. Pero Randall y Reece muestran que un delgado disco de materia oscura en el centro de la galaxia podría hacerlo, causando tormentas de cometas con una periodicidad de aproximadamente 35 millones de años. Esto encajaría con evidencia estadística débil encontrada en sondeos recientes de cráteres de impacto.

Generalmente, se piensa que la materia oscura es de interacción débil y, por lo tanto, incapaz de mantenerse en un disco así. Sin embargo, los autores sugieren que una pequeña fracción del disco de materia oscura podría comportarse muy diferente. El año pasado, desarrollaron una teoría de “materia oscura disipativa” en un intento de explicar las señales similares a materia oscura del centro de la galaxia vistas por el Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi. Su modelo produce un disco oscuro de aproximadamente 35 años-luz (10 parsecs) de espesor, con una densidad de alrededor de 1 masa solar por año-luz cuadrado (10 masas solares por parsec cuadrado); lo bastante denso para desencadenar lluvias de cometas periódicas.

La evidencia de un ciclo de 35 millones de años, basados en el registro de los cráteres de impacto, es por sí misma “insuficiente”, dice Randall. Las fluctuaciones en el registro de los cráteres causan que siempre sea probable que las búsquedas de periodicidad arrojen algunas correlaciones, dice. Así que ella y Reece dieron vuelta el problema y predijeron cuál sería el periodo, sobre la base de su modelo. “Si entonces se encuentra una coincidencia, tiene una significancia estadística mucho mayor de la que tendría de otra manera”, dice.

Compararon su modelo, usando un ciclo de 35 millones de años, con el registro de los cráteres de más de 20 kilómetros de diámetro y creados durante los últimos 250 millones de años. Comparados con los bombardeos de cometas aleatorios, su modelo tuvo una tasa de probabilidad de 3, lo que significa que concuerda con las fechas de los cráteres observados tres veces mejor que una tasa aleatoria.

Los astrónomos deberían ser capaces de probar si el disco oscuro existe y tiene la densidad predicha por el modelo. La misión Gaia de la ESA, que fue lanzada en 2013, mapeará el campo gravitatorio de la galaxia y podría descartar o confirmar la presencia de este disco.

Pero Coryn Bailer-Jones, astrofísico del Instituto Max Planck de Astronomía en Heidelberg, Alemania, dice que la probabilidad de 3-a-1 está a un nivel que “normalmente no te molestarías en mencionar”. Al modificar los parámetros que describen el disco oscuro, se podría encontrar resultados completamente diferentes, dice. El modelo tampoco da cuenta del hecho de que los asteroides, que no están tan lejos como la nube de Oort, podrían haber causado los cráteres.

La selección arbitraria de los cráteres y el hecho de que algunas estimaciones de sus edades tienen grandes márgenes de error, se añaden a la incertidumbre, dice Adrian Melott, astrofísico de la Universidad de Kansas en Lawrence. “La materia oscura disipativa es una explicación posible, pero no está claro que explique algo real”, dice.

A pesar de su base especulativa, Randall dice que el ejercicio es valioso. “Esto intenta convertir esta idea atrevida en ciencia, al decir que haremos predicciones en base a ella”, dice. “No estamos diciendo que creemos que vaya a ser un 100% cierto”.

Vale destacar que, a pesar de lo que se ha publicado en algunos medios, los autores del paper no mencionan a los dinosaurios en su estudio. Para más detalles, los invitamos a leer este artículo de los amigos de Conexión causal.

El paper “Dark Matter as a Trigger for Periodic Comet Impacts” será publicado en Physical Review Letters.

Fuente: Nature

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