La astrónoma norteamericana Vera Rubin descubrió la materia oscura cuando demostró en 1970, con estudios realizados con radiotelescopios, que la velocidad de rotación de las galaxias espirales es la misma cerca del núcleo que en los bordes exteriores. Se mueven como discos rígidos en lugar de hacerlo como el Sistema Solar, donde los objetos cercanos al centro de masa, que es el Sol, orbitan más rápido que los planetas lejanos. La única forma de explicar el descubrimiento de Rubin es asumiendo que existe allí al menos diez y hasta 100 veces más materia que la que se puede ver.
Estudios posteriores han encontrado que en ciertos cúmulos de galaxias la materia oscura es 300 veces mayor que la materia visible.
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