Gran parte del universo no puede observarse directamente.
En este episodio de Un Pixel del Universo exploramos aquello que permanece invisible para nuestros ojos: la materia oscura, la energía oscura y otras señales que permiten estudiar lo que no podemos ver.
Un acercamiento a uno de los grandes misterios de la cosmología y a las herramientas que utiliza la ciencia para revelar lo que permanece oculto en el universo.
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En este episodio de Un Pixel del Universo exploramos aquello que permanece invisible para nuestros ojos: la materia oscura, la energía oscura y otras señales que permiten estudiar lo que no podemos ver.
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Categoría
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AprendizajeTranscripción
00:15Una producción de Suma TV, UAEH.
00:20Cuando miramos al cielo, parece que estamos viendo el universo completo.
00:24Tenemos estrellas, planetas, la luna, algunas galaxias, pero en realidad nuestros ojos están captando solamente una pequeña parte de todo
00:34lo que existe.
00:35Y es que el universo produce y contiene información que en muchas formas nuestros ojos no pueden detectar directamente.
00:43Yo soy César López y hoy en Un Pixel del Universo vamos a hablar de ese universo que no vemos.
01:24Un Pixel del Universo
01:24La realidad que tenemos que cambiar es bien sencilla.
01:26Que algo no sea visible para nosotros no significa que no exista.
01:31Nuestros ojos evolucionaron para responder a una pequeña parte de todo el espectro electromagnético.
01:38No podemos ver las ondas de radio que utilizan las telecomunicaciones,
01:42ni la radiación infrarroja que asociamos al calor, tampoco los rayos X o los rayos gamma.
01:48Por eso necesitamos telescopios especializados.
01:52Por ejemplo, un telescopio de radio puede estudiar las señales que nuestros ojos jamás detectarían.
01:58Un observatorio de rayos X puede revelar objetos extremadamente energéticos.
02:03Y un telescopio infrarrojo puede observar regiones que permanecen ocultas cuando las vemos únicamente con la luz visible.
02:10Es decir, que no existe una sola manera de mirar el universo.
02:15Cada longitud de onda funciona, pues, como una ventana diferente.
02:19Esto es específicamente importante cuando hablamos de regiones en el espacio llenas de polvo.
02:25La luz visible puede quedar bloqueada por enormes nubes de polvo interestelar.
02:30Pero ciertas longitudes de onda infrarrojas sí pueden atravesar mejor estas regiones y permitirnos estudiar qué ocurre en su interior.
02:39Por eso, instrumentos como el telescopio espacial James Webb observan principalmente en infrarrojo.
02:46Gracias a este tipo de observaciones podemos estudiar galaxias muy lejanas,
02:51regiones donde nacen estrellas y objetos que emiten gran parte de su energía, pues, fuera de la luz visible.
02:58Así que cuando una imagen astronómica tiene colores que nosotros no podríamos ver nunca con nuestros propios ojos,
03:06no significa necesariamente que sea una imagen falsa.
03:09Muchas veces, estos colores representan información real registrada en otras longitudes de onda
03:16y traducida a una forma que nuestros ojos sí puedan interpretar.
03:21Y aquí vamos a distinguir algo muy importante.
03:24Cuando, digamos, el universo que no vemos, podemos estar hablando de dos cosas completamente diferentes.
03:31Por un lado están los objetos y los fenómenos que sí emiten una radiación electromagnética,
03:37pero en longitudes de onda que nosotros no podemos detectar con nuestros ojos.
03:42Pero por otro lado, existen componentes cuya naturaleza todavía desconocemos
03:48y cuya presencia identificamos principalmente por los efectos que producen sobre el resto del universo.
03:55Y aquí entran dos de los más grandes misterios de la cosmología moderna,
03:59la materia oscura y la energía oscura.
04:03Y hablando de materia oscura, en 2024 se estrenó una serie que justamente lleva ese nombre.
04:09Vamos contigo, Dr. Lucas, y platícanos qué hay más allá de la pantalla.
04:24Bienvenidos a su gustada sección Más Allá de la Pantalla.
04:28Yo soy su guía y compañero, Dr. Lucas,
04:30y hoy vamos a hablar de una serie que nos invita a hacernos la gran pregunta de la vida.
04:36¿Qué habría pasado si hubiéramos tomado otras decisiones?
04:40Me refiero a la fascinante y tensa Materia Oscura.
04:44Esa producción donde abrir una caja metálica te lleva a encarar literalmente a las otras versiones de ti mismo.
04:51Así que ya lo saben, abróchense sus cinturones porque despegamos.
04:57Materia Oscura es una serie de televisión y ciencia ficción y suspenso estrenada en 2024
05:03y fue creada por Blake Crouch.
05:05La historia sigue a Jason Dessen, un físico brillante y profesor universitario en Chicago
05:11que lleva una vida tranquila y feliz junto a su esposa Daniela y su hijo.
05:16Sin embargo, su mundo se destruye cuando es secuestrado por una misteriosa figura con máscara.
05:21Al despertar, Jason descubre que ha sido transportado a una realidad alternativa
05:26donde él no eligió formar una familia, sino que persiguió su carrera científica hasta crear
05:33La Caja, un cubo perfecto capaz de acceder al multiverso.
05:37Pero bueno, entremos de lleno al terreno científico.
05:41La serie no inventa sus conceptos desde cero, no, no, no.
05:45Se apoya de forma muy inteligente en la mecánica cuántica,
05:48específicamente en un fenómeno real llamado superposición cuántica.
05:53En el mundo subatómico, partículas como los electrones pueden estar en múltiples estados
05:59o lugares al mismo tiempo hasta que alguien las mide u observa.
06:04Para explicar esto de una manera un poquito más sencilla,
06:08la serie cita el famoso experimento mental del gato de Schrödinger.
06:12Si pones a un gato dentro de una caja sellada con un mecanismo que puede liberar veneno
06:17según la desintegración de un átomo,
06:20mientras la caja permanezca cerrada, la física cuántica dice que el átomo está en una superposición,
06:27se ha desintegrado y no se ha desintegrado al mismo tiempo.
06:31Por lo tanto, el gato está simultáneamente vivo y muerto.
06:36Así que al abrir la caja, el universo elige un resultado.
06:40Materia oscura lleva este ideal plano macroscópico.
06:44La caja inventada por Jason es un entorno aislado de cualquier interferencia externa o de coherencia cuántica.
06:51Cada puerta del pasillo representa una decisión diferente de Jason.
06:55Un mundo donde un virus arrasó con la humanidad, un mundo utópico o un mundo donde nunca conoció a su
07:02esposa.
07:03Un detalle que la serie maneja con gran acierto conceptual es que la mente del observador influye en la puerta
07:10que se abre.
07:11En la física cuántica, el observador juega un papel clave en colapsar la función de la onda.
07:17Y en la trama de materia oscura, el estado emocional y los pensamientos de quien abre la puerta condicionan a
07:24que universo llega.
07:26Por supuesto, existe un gran freno de mano en la ciencia real.
07:30Las leyes de la física establecen que la superposición cuántica solo ocurre a escalas atómicas o microscópicas.
07:37Los objetos grandes y complejos como un cuerpo humano, compuesto por trillones de átomos, interactúan constantemente con su entorno, provocando
07:46que la superposición se pierda al instante.
07:49Además, según la física actual, si existieran esos universos paralelos, no habría forma de construir un pasillo físico ni de
07:57transferir masa o conciencia de una dimensión a otra.
08:00Hola, yo soy Dr. Lucas y ya lo sabes, nos vemos la próxima, a menos que me aviente este maratón.
08:17Como acabamos de ver, el título es un gancho perfecto, pero la ciencia real detrás de la materia oscura es,
08:23si se puede, todavía más extraña que la ficción.
08:27La materia oscura es uno de los grandes enigmas de la astronomía.
08:30No podemos observarla directamente con telescopios convencionales, porque hasta donde sabemos, no interactúa con la luz de la misma manera
08:38que la materia ordinaria.
08:40Entonces, ¿cómo sabemos que está ahí? Por sus efectos gravitacionales.
08:44Cuando los astrónomos estudian el movimiento de las estrellas dentro de las galaxias, el comportamiento de los cúmulos de galaxias
08:52o la manera en que la luz se desvía al pasar cerca de grandes concentraciones de masas,
08:57encuentran efectos que no pueden explicarse únicamente con la materia que podemos observar.
09:03Es como si pudiéramos observar la presencia de algo sin verlo directamente, porque su gravedad afecta todo lo que tiene
09:10a su alrededor.
09:11Entonces, ¿cómo podemos detectar algo que no emite luz?
09:16Una de las herramientas más importantes para estudiar la materia oscura es la llamada lente gravitacional.
09:22Según la relatividad de Einstein, la masa curva al espacio-tiempo.
09:27Cuando la luz de una galaxia muy distante pasa cerca de una concentración de masa, su trayectoria suele desviarse.
09:34Los astrónomos pueden medir esta desviación.
09:37Y cuando observan cómo se deforma la luz de objetos lejanos, pueden reconstruir la distribución de la masa que produjo
09:44esta curvatura,
09:45incluso cuando parte de esta masa no puede observarse directamente.
09:50Por eso, la materia oscura no se detecta simplemente porque alguien le toma una fotografía.
09:56La conocemos por las huellas que deja en el universo.
09:59Y hay algo bien importante que aclarar.
10:01El término oscura no significa que sea una especie de materia negra que podamos observar directamente.
10:07La palabra se refiere a que no sabemos qué es y a que no parece emitir, ni absorber o reflejar
10:14la luz de una manera que podamos detectar fácilmente.
10:18Hasta ahora, los científicos todavía no han determinado cuál es exactamente su composición.
10:23Sabemos que sus efectos gravitacionales son reales y que forman una parte importante de la estructura del universo.
10:30Pero identificar la naturaleza de las partículas que podrían componerla sigue siendo un problema abierto.
10:37¿Y qué es la materia oscura?
10:39A finales de la década de los 90, distintos tipos de astrónomos y equipos estudiaron supernovas muy lejanas y descubrieron
10:47algo inesperado.
10:48La expansión del universo no se estaba frenando como se esperaba debido a la gravedad.
10:53La expansión estaba acelerándose.
10:56Para describir este fenómeno, los científicos comenzaron a utilizar el término de energía oscura.
11:02Pero vamos a diferenciar a la materia de la energía oscura.
11:06La materia oscura se utiliza para explicar los efectos gravitacionales asociados con la estructura del universo,
11:13la gravedad y con la formación y estructura de galaxias y cúmulos.
11:18La energía oscura está relacionada con la expansión acelerada del propio universo.
11:24Todavía no sabemos qué es físicamente.
11:26Una ayuda para recordar la diferencia es pensar que la materia oscura contribuye a la estructura gravitacional del cosmos,
11:34mientras que la energía oscura está relacionada en cómo cambia la expansión del universo a escalas enormes.
11:42Son problemas distintos y todavía no conocemos la naturaleza fundamental de ninguno de los dos.
11:48Cuando hablamos de energía oscura, no estamos hablando de una sustancia que alguien haya observado directamente.
11:55Es un nombre que utilizamos para describir aquello que podría estar provocando la aceleración de la expansión cósmica.
12:03Una de las posibilidades es que exista una propiedad del propio espacio,
12:07asociada a la que conocemos como una constante cosmológica.
12:12Pero también existen otras hipótesis y esto es importante,
12:15ya que la cosmología actual todavía está investigando cuál es la explicación correcta.
12:20La energía oscura no tiene una composición conocida
12:24y su naturaleza sigue siendo uno de los problemas fundamentales de la física.
12:28Por eso, aunque tengamos modelos que describen muy bien la expansión del universo,
12:34todavía nos queda la gran pregunta.
12:35¿Qué está provocando realmente esta aceleración?
12:39Para entender mejor cómo se investigan estos dos misterios en la práctica,
12:43platicamos con la doctora Mariana Vargas Magaña,
12:46investigadora del Instituto de Física de la UNAM y especialista en oscilaciones acústicas de variones,
12:52quien forma también parte de la colaboración International DESI,
12:57o Dark Energy Spectroscopic Instrument,
13:00uno de los experimentos más ambiciosos del mundo,
13:03dedicados a estudiar a la energía oscura.
13:15Hoy le preguntamos a la doctora Mariana Vargas,
13:19doctora en física, cosmóloga observacional y profesora de la UNAM,
13:24sobre la materia y energía oscura,
13:27y cómo tenemos evidencia de que existen.
13:30Doctora Mariana, cuéntenos más al respecto.
13:35Tenemos en cosmología un modelo que nosotros conocemos muy bien,
13:39que se llama el modelo Lambda CDM.
13:41Y este modelo es extremadamente exitoso,
13:43porque es un modelo el más simple que podemos hacer,
13:47y nos permite entender todas las observaciones que tenemos del universo.
13:51Tenemos muchas observaciones, ¿no?
13:53Tenemos del lentillaje, de grandes estructuras,
13:56tenemos los botones del CMB,
13:58entonces tenemos muchas observaciones.
14:00Bueno, pues con este modelito, que se llama Lambda CDM,
14:03por mucho tiempo hemos podido explicar todas estas observaciones.
14:07Y este modelito, para que funcione,
14:10justamente tiene que tener estas dos componentes oscuras,
14:14la materia oscura y la energía oscura.
14:17Entonces, uno de los grandes problemas de la cosmología moderna
14:21es justamente tratar de investigar estos componentes oscuras.
14:24Y bueno, esto lo hacemos como desde la cosmología
14:27y también lo hacemos desde la física de partículas.
14:29Entonces, por ejemplo, la física de partículas tiene ya tiempo
14:32también tratando de detectar la materia oscura.
14:35Entonces, la materia oscura ni la energía oscura
14:37las detectamos directamente.
14:39Solo tenemos evidencias indirectas.
14:41Entonces, vamos a empezar con la materia oscura.
14:44La materia oscura tenemos como varias evidencias indirectas,
14:48como clásicas, como históricas, ¿no?
14:50Una de las primeras, y que se ha hablado mucho
14:53en muchos videos de divulgación,
14:56son estas curvas de rotación de las galaxias.
14:58Entonces, básicamente, ¿qué significan estas curvas?
15:01Pues tenemos aquí en una galaxia,
15:03tenemos un montón de estrellas,
15:05y entonces estas estrellas pues están orbitando
15:09en torno al centro, que es muy masivo de la galaxia, ¿no?
15:12Entonces nosotros, en función de la masa que vemos visible,
15:16nosotros podemos inferir cuál es la velocidad
15:19que deberían tener esos objetos alrededor,
15:22dependiendo de su distancia al centro,
15:24dependiendo de qué tanta masa está en el centro.
15:27Y lo que vemos en las observaciones es que la curva,
15:31en lugar de caer como nosotros esperaríamos que ocurriera,
15:35la velocidad se mantiene, ¿no?
15:37Y eso es lo que indica, lo que nos indicaría,
15:39es que hay mucha masa que no estamos viendo.
15:42Entonces, es como de las primeras evidencias que tenemos
15:45de que hay una materia que no es visible,
15:49o sea, es oscura,
15:50y que tiene un efecto gravitacional en la materia visible
15:53que nosotros estamos viendo,
15:54que son estas estrellitas que están rotando.
15:57Vamos a ir a la energía oscura.
15:59La energía oscura es otra historia diferente.
16:02O sea, para entender la energía oscura,
16:04tenemos que explicar un poquitito
16:06de lo que sabemos de cosmología,
16:10nuestro modelo cosmológico.
16:11Entonces, nosotros sabemos,
16:14en el modelo de cosmología moderna,
16:16que nuestro universo se está expandiendo.
16:18Tenemos evidencia,
16:19un científico observó unas cefeidas
16:23y se dio cuenta que todos estos objetos
16:25se alejaban de nosotros.
16:26Entonces, la forma de interpretar esto
16:28es que el universo se está expandiendo.
16:30Más adelante, hubo una observación también muy importante,
16:34que son las supernovas.
16:36Hay dos grupos diferentes en el mundo
16:39que estaban estudiando a las supernovas
16:42y empezaron a ver que la distancia
16:45a la que nosotros creíamos que estábamos
16:48estaban más lejos de lo que nosotros creíamos que estábamos.
16:51Y la única forma de explicar esto
16:54es que exista algo que esté acelerando
16:57la expansión del universo
16:58y que esté generando esa diferencia.
17:01Y entonces, así es como se determinó
17:03que nuestro universo no solo se estaba expandiendo,
17:06sino que cada vez se estaba expandiendo más rápido.
17:09Y la explicación que nosotros hacemos
17:11a esta aceleración cósmica
17:13es a lo que le llamamos energía oscura.
17:16O sea, lo que vamos a llamar ahorita
17:17energía oscura
17:18es cualquier cosa que pueda explicar
17:20esa aceleración de la expansión.
17:23Entonces, uno de los modelos más simples
17:25es algo que se llama constante cosmológica.
17:28El modelo constante cosmológica lo que implica
17:31es que, como no sabemos nada de esta energía oscura,
17:35una de las primeras preguntas que nos estamos haciendo
17:37es algo tan sencillo como
17:39¿Es esto constante en el tiempo?
17:41¿Esta energía constante en el tiempo?
17:42¿O evoluciona en el tiempo?
17:44Y esos son el tipo de preguntas que ahorita
17:47todos estos experimentos de energía oscura
17:49están intentando contestar.
17:51¿Y cómo hacen eso?
17:53Combinando diferentes observaciones
17:54podemos cada vez como constreñir más
17:58el tipo de modelos que pueden explicar
18:00esas observaciones.
18:01Porque ahorita nuestro problema
18:02es que no tenemos un modelo,
18:03tenemos millones de modelos, ¿no?
18:05Realmente ahorita lo que necesitamos
18:07es intentar como responder cosas muy simples.
18:10¿Estas familias de modelos sirven?
18:11Estas no, porque explican lo que vemos
18:13y estas no explican lo que vemos.
18:15Para que cada vez podamos acotar mejor
18:17el espacio donde pueden vivir estos modelos
18:21que describen a nuestro universo.
18:31Pues, lo acabamos de escuchar.
18:33Medir estos dos fenómenos con precisión
18:35es uno de los grandes retos de la cosmología actual.
18:39Y con todo ese trabajo detrás,
18:41hoy tenemos una idea bastante clara
18:43de cómo se reparte en términos generales
18:45el contenido del universo.
18:47Y partiendo de esto, surge una gran pregunta.
18:50¿De qué está hecho el universo?
18:52De acuerdo con el modelo cosmológico
18:54que utilizamos actualmente,
18:55la materia ordinaria,
18:57que es la materia de la que están hechas
18:59las estrellas, los planetas,
19:01e incluso nosotros mismos
19:02y todo lo que podemos tocar,
19:04representa alrededor de sólo el 5%
19:07del contenido del universo.
19:08La materia oscura representa aproximadamente el 27%
19:13y la energía oscura alrededor del 68%.
19:17Los porcentajes pueden variar ligeramente
19:20dependiendo de la referencia
19:22y del modelo cosmológico que utilicemos,
19:24pero la idea central se mantiene.
19:26La mayor parte del contenido del universo
19:28no corresponde a la materia ordinaria
19:30que conocemos directamente.
19:32Entonces, cuando levantamos la mirada
19:35y observamos el cielo,
19:36no estamos viendo todo lo que existe.
19:39Estamos viendo una pequeña fracción
19:42de la información que tenemos disponible.
19:44Podemos ampliar esa ventana
19:46utilizando instrumentos capaces
19:48de detectar otras longitudes de onda.
19:50Podemos estudiar la gravedad
19:52para inferir la presencia de materia
19:54que no vemos directamente.
19:55Y podemos analizar la expansión del universo
19:58para investigar la naturaleza
20:00de la energía oscura.
20:01Incluso, existen otras formas
20:03de obtener información del cosmos,
20:05como las ondas gravitacionales,
20:07que permiten detectar fenómenos
20:09que no necesariamente se estudian
20:11a través de la luz.
20:12Y cada nueva herramienta
20:14amplía nuestro conocimiento.
20:16Y antes de cerrar,
20:18aquí va algo que sí podemos ver
20:20con nuestros propios ojos,
20:21sin ningún instrumento.
20:34¿Sabías que puedes ver una galaxia
20:36que está fuera de la Vía Láctea
20:38sin utilizar un telescopio?
20:41Hoy vamos a buscar la galaxia de Andrómeda,
20:44también conocida como Messier 31 o M31.
20:49Es uno de los objetos más lejanos
20:52que podemos observar a simple vista.
20:54Se encuentra a unos 2.5 millones de años luz
20:58de distancia.
21:00Desde México, y en general,
21:02desde el hemisferio norte,
21:04la mejor época para encontrarla
21:06es durante el otoño y el invierno.
21:09Especialmente entre los meses de septiembre
21:12y finales de enero.
21:13Para lograrlo,
21:15solo necesitas un cielo despejado y oscuro,
21:19lejos de las luces de la ciudad.
21:20Si todavía no reconoces bien las constelaciones,
21:24puedes apoyarte en alguna aplicación de astronomía
21:27para orientarte.
21:28Basta con apuntar la cámara de tu celular hacia el cielo
21:32y buscar la constelación que necesitas.
21:35Pero esta vez,
21:36vamos a hacerlo sin depender de ninguna aplicación.
21:40Primero,
21:41vamos a ubicar el famoso cuadro de Pegaso,
21:43una gran figura formada por cuatro estrellas,
21:48Sheet,
21:48Markaf,
21:50Algeniv
21:50y Alperatz.
21:52Vamos a comenzar con Alperatz,
21:55ubicada en una de las esquinas del cuadrado.
21:58Desde ahí,
21:59sigue la cadena de estrellas
22:00de la constelación de Andrómeda
22:02hasta llegar a Mirage,
22:04la segunda más brillante.
22:06Ahora viene un pequeño truco.
22:09Busca una estrella más tenue,
22:11llamada Mu Andromedae,
22:13que se encuentra más allá de Mirage.
22:16Una vez que hayas identificado ambas estrellas,
22:19imagina una línea que pasa por ellas
22:21y continúa en la misma dirección.
22:25Aproximadamente el doble de la distancia
22:27la separa.
22:28Y ahí la tienes,
22:30la galaxia de Andrómeda.
22:33Pero existe otra forma de encontrarla.
22:35Esta vez vamos a utilizar
22:37la constelación de Cassiopeia.
22:39Busca sus estrellas principales,
22:42Alfa, Beta y Gamma,
22:44que forman una figura parecida
22:46a una W.
22:48Identifica la estrella Alfa
22:50y desde ella,
22:52traza una línea imaginaria
22:53en la dirección de Andrómeda.
22:55Con un poco de práctica,
22:57podrás encontrar la galaxia
22:59en esa región del cielo.
23:00Eso sí,
23:02no esperes ver una gran espiral
23:03como las que aparecen en las fotografías.
23:06A simple vista,
23:07desde un cielo realmente oscuro,
23:10Andrómeda aparece como una pequeña mancha
23:12tenue y difusa.
23:14Y quizás eso sea precisamente lo fascinante.
23:17Así que la próxima vez
23:19que tengas un cielo oscuro y despejado,
23:21levanta la mirada.
23:23Quizás estés viendo,
23:24con tus propios ojos,
23:26otra galaxia.
23:32¿Qué es el espectro electromagnético?
23:33¿Qué es el espectro electromagnético?
23:38¿Qué es el espectro electromagnético?
23:39hoy aprendimos que nuestros ojos
23:40solamente detectan
23:41pequeñas partes del espectro electromagnético.
23:44Que el universo puede observarse
23:46en ondas de radio,
23:48microondas,
23:49infrarrojo,
23:50luz visible,
23:51ultravioleta,
23:52rayos gamma
23:52y que cada región del espectro
23:55puede mostrarnos fenómenos diferentes.
23:57Yo soy César
23:59y esto,
24:00un pixel del universo.
24:02Continúa
24:02La Señal de Suma TV,
24:04canal de la Universidad Autónoma
24:05del Estado de Hidalgo.
24:42La Señal de Suma TV,
24:43avoc首 de gober
24:44seem un pixel
24:45del cuerpo de la
24:46acerca de la LouisianaCLU
24:48Autónoma
24:50de la Universidad Autónoma
24:57Gracias por ver el video.