¿Qué tienen en común la materia oscura y los planetas? A primera vista, absolutamente nada. Pero, ¿y si te dijese que el destino último de la vida en el Universo puede depender de que exista una relación entre ambos? Parece imposible -y quizás lo sea-, pero recientemente dos investigadores, Dan Hooper y Jason Steffen, han sugerido que la materia oscura podría permitir la existencia de agua líquida en algunos planetas aún en ausencia de luz estelar de cualquier tipo. Como lo oyes.
Amanecer galáctico sobre el océano de un mundo lejos de cualquier estrella. ¿Podría ser posible algo así? (escena de Cosmos, de Carl Sagan).
La materia oscura es una misteriosa substancia que forma el 23% del Universo. Sabemos que está ahí gracias a sus efectos gravitatorios. Sabemos que existe, pero desconocemos de qué está compuesta. No obstante, la mayoría de modelos teóricos predicen que debe estar formada por partículas que interaccionan débilmente entre sí (WIMPs). Según estos mismos modelos, la materia convencional de la que estamos hechos nosotros y todo lo que nos rodea -también llamada materia bariónica- es prácticamente transparente para la materia oscura. Pero de vez en cuando, alguna partícula oscura puede chocar con un núcleo de materia bariónica y frenarse en el proceso. ¿Y qué tiene de interesante este proceso? Pues que con el tiempo -muuucho tiempo-, podremos encontrar una mayor densidad de partículas de materia oscura en el interior de los astros más masivos, tanto estrellas como planetas.
Y aquí viene lo interesante. Según la mayoría de modelos, las partículas de materia oscura serían sus propias antipartículas. Es decir, se aniquilarían al colisionar entre sí, liberando energía. El potencial de la energía producida mediante la aniquilación de la materia oscura es enorme. Para que nos hagamos una idea, la energía contenida en la materia oscura se estima que es mil veces mayor que la energía que se liberaría por la fusión de todo el hidrógeno del Universo para formar helio. Y no olvidemos que el hidrógeno es el elemento más abundante de la naturaleza con diferencia.
Por supuesto, la cantidad de energía liberada la desintegración de materia oscura en el interior de un planeta es minúscula. La temperatura superficial de un planeta terrestre depende principalmente de la distancia a su estrella y su albedo (brillo superficial). Un planeta con una atmósfera densa puede elevar significativamente su temperatura por efecto invernadero, como es el caso de la Tierra o -especialmente- Venus. El calor interno del planeta, generado por la desintegración de isótopos radiactivos, sólo constituye el 0,025% de la energía que afecta a la temperatura de la superficie. Por lo tanto, con materia oscura o sin ella, el calor interno no parece ser un factor relevante.
Tasa de captura de partículas de materia oscura por un planeta terrestre en nuestro vecindario galáctico. Se muestran los resultados de dos modelos de materia oscura. A todas luces insuficiente para calentar el interior de un mundo rocoso (Hooper et al.).
O puede que sí. Al menos, en otras zonas del Universo. Se cree que la densidad de materia oscura en las regiones centrales de nuestra Galaxia o en el núcleo de las galaxias enanas esferoidales puede ser cientos o miles de veces la encontrada en nuestro vecindario cósmico. Dan Hooper y Jason Steffen (investigadores del Fermilab y de la Universidad de Chicago, respectivamente) han sugerido que, en este caso, el calor liberado por la aniquilación de materia oscura en el interior de planetas sí que sería significativo. En realidad, podría ser tan grande que garantizaría la existencia de agua líquida en la superficie de supertierras que se encontrasen muy lejos de sus soles. Océanos en mundos errantes alejados de cualquier estrella. Planetas habitables que deberían tener temperaturas cercanas al cero absoluto. Increíble.
Galaxia del Escultor, una galaxia enana esferoidal (David Malin/Anglo Australian Observatory).
Temperatura superficial en varios planetas situados en el centro galáctico (debajo) y galaxias enanas esferoidales (arriba) dependiendo del modelo de materia oscura. En algunos casos, el calor de la aniquilación permitiría la existencia de agua líquida en la superficie aún en ausencia de luz solar (Hooper et al.).
Por supuesto, este escenario es altamente hipotético e improbable, ya que los autores asumen una sección eficaz muy alta para las colisiones entre WIMPs y núcleos de materia bariónica. Además, estas temperaturas sólo serían posible en los planetas rocosos de mayor masa (unas diez veces la masa de la Tierra). Pero, en cualquier caso, es una posibilidad que resulta cuanto menos apasionante.
Porque a medida que las estrellas se vayan apagando en un Universo cada vez más viejo, puede que estos planetas se conviertan en el último reducto de la vida tal y como la conocemos.
Referencias:
Amanecer galáctico sobre el océano de un mundo lejos de cualquier estrella. ¿Podría ser posible algo así? (escena de Cosmos, de Carl Sagan).
La materia oscura es una misteriosa substancia que forma el 23% del Universo. Sabemos que está ahí gracias a sus efectos gravitatorios. Sabemos que existe, pero desconocemos de qué está compuesta. No obstante, la mayoría de modelos teóricos predicen que debe estar formada por partículas que interaccionan débilmente entre sí (WIMPs). Según estos mismos modelos, la materia convencional de la que estamos hechos nosotros y todo lo que nos rodea -también llamada materia bariónica- es prácticamente transparente para la materia oscura. Pero de vez en cuando, alguna partícula oscura puede chocar con un núcleo de materia bariónica y frenarse en el proceso. ¿Y qué tiene de interesante este proceso? Pues que con el tiempo -muuucho tiempo-, podremos encontrar una mayor densidad de partículas de materia oscura en el interior de los astros más masivos, tanto estrellas como planetas.
Y aquí viene lo interesante. Según la mayoría de modelos, las partículas de materia oscura serían sus propias antipartículas. Es decir, se aniquilarían al colisionar entre sí, liberando energía. El potencial de la energía producida mediante la aniquilación de la materia oscura es enorme. Para que nos hagamos una idea, la energía contenida en la materia oscura se estima que es mil veces mayor que la energía que se liberaría por la fusión de todo el hidrógeno del Universo para formar helio. Y no olvidemos que el hidrógeno es el elemento más abundante de la naturaleza con diferencia.
Por supuesto, la cantidad de energía liberada la desintegración de materia oscura en el interior de un planeta es minúscula. La temperatura superficial de un planeta terrestre depende principalmente de la distancia a su estrella y su albedo (brillo superficial). Un planeta con una atmósfera densa puede elevar significativamente su temperatura por efecto invernadero, como es el caso de la Tierra o -especialmente- Venus. El calor interno del planeta, generado por la desintegración de isótopos radiactivos, sólo constituye el 0,025% de la energía que afecta a la temperatura de la superficie. Por lo tanto, con materia oscura o sin ella, el calor interno no parece ser un factor relevante.
Tasa de captura de partículas de materia oscura por un planeta terrestre en nuestro vecindario galáctico. Se muestran los resultados de dos modelos de materia oscura. A todas luces insuficiente para calentar el interior de un mundo rocoso (Hooper et al.).
O puede que sí. Al menos, en otras zonas del Universo. Se cree que la densidad de materia oscura en las regiones centrales de nuestra Galaxia o en el núcleo de las galaxias enanas esferoidales puede ser cientos o miles de veces la encontrada en nuestro vecindario cósmico. Dan Hooper y Jason Steffen (investigadores del Fermilab y de la Universidad de Chicago, respectivamente) han sugerido que, en este caso, el calor liberado por la aniquilación de materia oscura en el interior de planetas sí que sería significativo. En realidad, podría ser tan grande que garantizaría la existencia de agua líquida en la superficie de supertierras que se encontrasen muy lejos de sus soles. Océanos en mundos errantes alejados de cualquier estrella. Planetas habitables que deberían tener temperaturas cercanas al cero absoluto. Increíble.
Galaxia del Escultor, una galaxia enana esferoidal (David Malin/Anglo Australian Observatory).
Temperatura superficial en varios planetas situados en el centro galáctico (debajo) y galaxias enanas esferoidales (arriba) dependiendo del modelo de materia oscura. En algunos casos, el calor de la aniquilación permitiría la existencia de agua líquida en la superficie aún en ausencia de luz solar (Hooper et al.).
Por supuesto, este escenario es altamente hipotético e improbable, ya que los autores asumen una sección eficaz muy alta para las colisiones entre WIMPs y núcleos de materia bariónica. Además, estas temperaturas sólo serían posible en los planetas rocosos de mayor masa (unas diez veces la masa de la Tierra). Pero, en cualquier caso, es una posibilidad que resulta cuanto menos apasionante.
Porque a medida que las estrellas se vayan apagando en un Universo cada vez más viejo, puede que estos planetas se conviertan en el último reducto de la vida tal y como la conocemos.
Referencias:
- Dark Matter And The Habitability of Planets, Dan Hooper et al. (ArXiV, 25 de marzo de 2011)
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