Materia Ausente en el Interior del Sol

Por: William Brown, Científico investigador de Resonance Science Foundation 

Texto recuadro: En resumen: El análisis de la transmisión del sonido y la luz de la superficie del Sol mediante un nuevo modelo tridimensional, en contraposición a los modelos habituales en 2D, sugiere que la composición química del Sol es muy diferente de lo que se suponía hasta ahora. En concreto, parece que hay muchos menos elementos pesados (elementos más pesados que el hidrógeno y el helio, lo que los astrónomos llaman metales) de lo que se había estimado utilizando modelos obsoletos que hacen cálculos basados en una superficie completamente plana para el Sol, lo que decididamente no es una representación exacta. Los metales faltantes en el Sol significan que hay una gran masa, varios miles de millones de megatones, de material que no se contabiliza. Una posibilidad que se ha sugerido es que el núcleo del Sol esté compuesto por una cantidad significativa de la llamada materia oscura, una fuente de masa que ejerce fuerza gravitatoria pero que no interactúa del mismo modo que la materia ordinaria.

A menudo se supone que la superficie de una estructura puede representarse adecuadamente como un área bidimensional, completamente plana y carente de toda profundidad. Sin embargo, en la realidad, las superficies bidimensionales no existen en la naturaleza; si se amplía lo suficiente, incluso la superficie más aparentemente plana tiene una estructura tridimensional. Esto puede plantear un problema cuando la física que se ha formulado con dos dimensiones se reexamina utilizando un modelo 3D más realista.

Una situación de este tipo se produjo cuando el astrónomo Martin Asplund renunció al habitual modelo 2D de la superficie del Sol y, en su lugar, utilizó un superordenador para modelarlo como una superficie tridimensional. Asplund esperaba formular un modelo más preciso para analizar los datos espectrales y sismológicos y comprender mejor el interior del Sol.

Dado que el interior no puede observarse directamente, las emisiones de sonido y luz que emanan de la superficie del Sol son una ventana al interior. El nuevo modelo de Asplund sacó a la luz una revelación fascinante, aunque no controvertida: los datos sismológicos y espectrofotométricos indicaban que el Sol tenía muchos menos elementos pesados de lo que se había calculado anteriormente (con el difunto modelo 2D).

Dado que la luz y el sonido atraviesan los elementos pesados (los astrónomos denominan metal a casi todos los elementos que no son hidrógeno) de forma diferente a los elementos ligeros, como el hidrógeno y el helio, los cálculos actualizados de Asplund sugerían una composición química muy diferente para el Sol: básicamente, los elementos pesados ahora ausentes representan varios miles de millones de megatoneladas de materia desaparecida (el equivalente a unas 1.500 Tierras).

La solución al aparente enigma consiste en plantear que existe alguna forma de materia en el centro del Sol -unos 1027 kilogramos- que no se comporta como los estados ordinarios de la materia. Tal vez, bajo las temperaturas y presiones extremas de la región interior, la materia adquiere propiedades cuánticas diferentes y presenta una opacidad alterada o resonancias acústicas.

Jim Bailey, de los Laboratorios Nacionales Sandia, en Nuevo México, pareció confirmar que esto es realmente posible cuando utilizó la Instalación de Energía Pulsada Z (Z Pulsed Power Facility), o máquina Z, para exponer la materia a temperaturas y presiones equivalentes a las que se encuentran en ciertos lugares del interior del Sol. Bailey descubrió que sus mediciones de opacidad en estas condiciones indicaban que la materia puede absorber y transmitir la luz, y quizás también el sonido, de forma diferente cuando se encuentra en condiciones que se alejan de los entornos "normales" de laboratorio.

Otra posible explicación es que alguna forma de materia oscura se encuentra en el centro del Sol, lo que representa la masa pero sólo interactúa débilmente con las emisiones fonónicas y fotónicas que se propagan. La naturaleza exacta de la materia oscura sigue siendo un misterio, y hay varias propuestas que van desde nuevas fuentes de materia como las partículas masivas de interacción débil (WIMPS), los axiones, hasta los agujeros negros primordiales y la dinámica superfluida del espaciotiempo.

Es posible que nuevos análisis y modelos de supercomputación empiecen a revelar lo que hay en el interior del Sol, pero por ahora lo único cierto es que el modelo convencional no ofrece explicaciones que coincidan con las observaciones.

Artículo: Hiding in plain sight: the mystery of the Sun’s missing matter

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