LA MA­TE­RIA OS­CU­RA

UNA GA­LA­XIA NUE­VA Y LA OB­SER­VA­CIÓN DE LOS PRI­ME­ROS SO­LES TRAS EL BIG BANG RE­VO­LU­CIO­NAN LA CIEN­CIA. EX­PLI­CA­MOS EL ENIG­MA QUE TRAE DE CA­BE­ZA A LOS ASTROFÍSICOS

El Periódico de Catalunya [Català] - Dominical - - PORTADA - POR LOUR­DES GÓMEZ

LA MA­TE­RIA OS­CU­RA ES UNO DE LOS GRAN­DES MIS­TE­RIOS DEL UNI­VER­SO. NA­DIE LA HA VIS­TO, NA­DIE SA­BE LO QUE ES, PE­RO CIEN­TÍ­FI­COS DE TO­DO EL MUN­DO TRA­TAN DE LO­CA­LI­ZAR­LA. LA OB­SER­VA­CIÓN DE UNA GA­LA­XIA DES­CO­NO­CI­DA Y DE LAS PRI­ME­RAS ES­TRE­LLAS TRAS EL BIG BANG ABREN NUE­VAS IN­CÓG­NI­TAS. LE PRO­PO­NE­MOS UN VIA­JE AL LA­DO MÁS OS­CU­RO DEL UNI­VER­SO.

ADI­VI­NA, ADIVINANZA. ES AL­GO QUE LO RO­DEA A US­TED AHO­RA MIS­MO, SE EN­CUEN­TRA EN TO­DO EL UNI­VER­SO, PE­RO QUE NI US­TED NI LOS CIEN­TÍ­FI­COS PUE­DEN VER.

¿Qué es? La ma­te­ria os­cu­ra es uno de los gran­des mis­te­rios del uni­ver­so. En reali­dad na­die sa­be lo que es, pe­ro co­mo se sus­ten­ta en le­yes fí­si­cas con­so­li­da­das –co­mo, por ejem­plo, el de­no­mi­na­do 'prin­ci­pio de con­ser­va­ción del mo­men­to an­gu­lar' (no se preo­cu­pe, no le va­mos a sol­tar más 'pa­la­bros')–, ca­si nin­gún as­tro­fí­si­co du­da de su exis­ten­cia e in­clu­so le atri­bu­yen el muy exac­to dato de cons­ti­tuir el 27 por cien­to del uni­ver­so... To­do un lo­gro pa­ra 'un al­go' que na­die sa­be lo que es.

Si to­do esto ya le pa­re­ce des­con­cer­tan­te –e in­quie­tan­te–, si­ga le­yen­do por­que por al­go lla­man a la ma­te­ria os­cu­ra 'el Darth Va­der del uni­ver­so'. En un gi­ro de ar­gu­men­to que su­pera a Geor­ge Lu­cas crean­do pre­cue­las de La gue­rra de las ga­la­xias, aho­ra re­sul­ta que dos ca­rac­te­rís­ti­cas que se con­si­de­ra­ban esen­cia­les de esa ma­te­ria os­cu­ra han si­do cues­tio­na­das por dos re­cien­tes in­ves­ti­ga­cio­nes.

¿Sig­ni­fi­ca eso que 'Darth Va­der/ma­te­ria os­cu­ra' en reali­dad no exis­te? Al con­tra­rio, es­tá más vi­va que nun­ca. Y en su 'con­tra­ata­que' ame­na­za con ha­cer sal­tar por los ai­res las mis­mí­si­mas le­yes fí­si­cas de Al­bert Eins­tein.

DARTH VA­DER: «YO SOY EL ORI­GEN...». Pe­ro vol­va­mos al prin­ci­pio. La ma­te­ria os­cu­ra es un tér­mino ge­né­ri­co pa­ra ha­blar de 'al­go' (ma­te­ria) que de­be de es­tar ahí (en el uni­ver­so), pe­ro que no se pue­de ver (os­cu­ra). Ade­más, ese al­go es ne­ce­sa­rio pa­ra la cons­ti­tu­ción de las ga­la­xias y no in­ter­ac­túa con la ma­te­ria vi­si­ble.

¡Un mo­men­to! ¿Por qué se de­du­ce que hay ese 'al­go' si no hay for­ma de per­ci­bir­lo? Pues por­que a par­tir de cier­to mo­men­to (o lu­gar en el es­pa­cio) las le­yes gra­vi­ta­to­rias que afec­tan a nues­tra ga­la­xia y que se han com­pro­ba­do feha­cien­te­men­te de­jan de fun­cio­nar... a me­nos que exis­ta esa ma­te­ria os­cu­ra.

Una bre­ve ex­pli­ca­ción: los pla­ne­tas de nues­tro sis­te­ma so­lar gi­ran al­re­de­dor del Sol sin ser en­gu­lli­dos por él por­que hay un equi­li­brio en­tre la ma­sa del pla­ne­ta, su dis­tan­cia del Sol y la ve­lo­ci­dad a la que se mue­ven en su ór­bi­ta. Di­ga­mos –con per­mi­so de los fí­si­cos– que exis­te una fór­mu­la en la que con­ju­gan­do esos tres fac­to­res se pue­de es­ta­ble­cer una re­gla uni­ver­sal: si la ma­sa es 'x' y la dis­tan­cia es 'y', la ve­lo­ci­dad tie­ne que ser 'z'.

Pues bien, en 1974 la as­tró­no­ma Ve­ra Ru­bin ob­ser­vó que esto no su­ce­día de la mis­ma ma­ne­ra a me­di­da que nos ale­já­ba­mos del cen­tro ga­lác­ti­co (la ma­sa y la ve­lo­ci­dad no se re­la­cio­na­ban de la mis­ma for­ma). Co­mo aque­llo ve­nía a con­tra­de­cir to­das las le­yes fí­si­cas con­clu­yó que tie­ne que ha­ber una ma­sa es­con­di­da, la ma­sa que se­ría ne­ce­sa­ria

LA IN­VES­TI­GA­CIÓN SO­BRE LA MA­TE­RIA OS­CU­RA PO­DRÍA ACA­BAR ECHAN­DO POR TIE­RRA LAS MIS­MÍ­SI­MAS LE­YES FÍ­SI­CAS DE EINS­TEIN

pa­ra que esas le­yes si­gan sien­do vá­li­das en to­do el uni­ver­so. Eso ven­dría a ser la ma­te­ria os­cu­ra, que no se ve por­que no emi­te luz ni ra­dia­ción elec­tro­mag­né­ti­ca, pe­ro se in­fie­re, se de­du­ce, de su efec­to so­bre la gra­vi­ta­ción de las ga­la­xias. Va­le, pe­ro ¿no po­dría ser que las le­yes fí­si­cas con las que tra­ba­ja­mos es­tén mal o sean in­su­fi­cien­tes?

No pa­re­ce. O no lo pa­re­cía, has­ta aho­ra. Hay mu­chas in­ves­ti­ga­cio­nes y ob­ser­va­cio­nes que ava­lan la exis­ten­cia de la ma­te­ria os­cu­ra, por ejem­plo, los es­tu­dios del efec­to de len­te gra­vi­ta­cio­nal (per­dón, otro 'pa­la­bro'). Y su exis­ten­cia, ob­via­men­te, no se sus­ten­ta en fór­mu­las tan ele­men­ta­les co­mo la ci­ta­da unos pá­rra­fos an­tes, sino en com­ple­jos enun­cia­dos de fí­si­ca que han si­do re­pli­ca­dos compu­tacio­nal­men­te.

Pe­ro to­do es cues­tio­na­ble. Ya lo de­cía la pro­pia Ve­ra Ru­bin en 2009: «Yo ob­ser­vé que las ga­la­xias gi­ra­ban de una ma­ne­ra to­tal­men­te ines­pe­ra­da se­gún las le­yes de New­ton y Ke­pler. Esto se in­ter­pre­tó co­mo la pri­me­ra evi­den­cia de que la ma­te­ria os­cu­ra exis­tía y con­ti­núa sien­do la hi­pó­te­sis más fac­ti­ble, pe­ro tam­bién po­dría ser que arras­trá­ra­mos un error fun­da­men­tal en las ecua­cio­nes que uti­li­za­mos pa­ra des­cri­bir el mo­vi­mien­to de los cuer­pos ce­les­tes».

LA GA­LA­XIA 'TRAI­DO­RA'. A Ru­bin, fa­lle­ci­da ha­ce dos años, le habría fas­ci­na­do el úl­ti­mo ha­llaz­go pu­bli­ca­do en la re­vis­ta Na­tu­re ha­ce unas se­ma­nas. Has­ta hoy, to­dos los cien­tí­fi­cos pa­re­cían te­ner cla­ras dos co­sas: una, que la exis­ten­cia de la ma­te­ria os­cu­ra era ne­ce­sa­ria pa­ra ex­pli­car la ve­lo­ci­dad de ro­ta­ción de las ga­la­xias –más rá­pi­da de lo que de­bie­ra si so­lo se tie­ne en cuen­ta la ma­sa co­no­ci­da–; y dos, que, pues­to que to­das las ga­la­xias te­nían ma­te­ria os­cu­ra, es­ta te­nía que ha­ber desem­pe­ña­do un pa­pel fun­da­men­tal en su for­ma­ción.

Pues bien –gi­ro de guion–: aca­ban de en­con­trar una ga­la­xia sin ma­te­ria os­cu­ra.

Un equi­po in­ter­na­cio­nal de cien­tí­fi­cos li­de­ra­do por Pie­ter van Dok­kum, de la Uni­ver­si­dad de Ya­le (Es­ta­dos Uni­dos), ha pu­bli­ca­do los re­sul­ta­dos de la pri­me­ra ob­ser­va­ción de una ga­la­xia muy muy le­ja­na... Se lla­ma NGC1052-DF2 y es una ga­la­xia di­fu­sa (emi­te po­ca luz) que se en­cuen­tra a 65 mi­llo­nes de años luz de nues­tro pla­ne­ta, en la cons­te­la­ción Ce­tus. Es del ta­ma­ño de la Vía Lác­tea, pe­ro, al con­tra­rio que en nues­tra ga­la­xia, ape­nas se de­tec­ta en ella ma­te­ria os­cu­ra.

Pe­ro ¿no ha­bía­mos que­da­do en que la ma­te­ria os­cu­ra era cla­ve en la for­ma­ción de una ga­la­xia? ¿Có­mo pu­do for­mar­se en­ton­ces NGC1052-DF2? No se sa­be, pe­ro tiem­blan ya New­ton y Eins­tein. «En­con­trar una ga­la­xia sin ma­te­ria os­cu­ra es ines­pe­ra­do por­que es­ta sus­tan­cia in­vi­si­ble y misteriosa es el as­pec­to más do­mi­nan­te de cual­quier ga­la­xia», se li­mi­ta a co­men­tar Van Dok­kum. «NGC1052-DF2 desafía las ideas es­tán­da­res so­bre có­mo cree­mos que se for­man las ga­la­xias».

LA ÚL­TI­MA ALAR­MA SE HA PRO­DU­CI­DO AL HA­LLAR UNA GA­LA­XIA DI­FU­SA EN LA QUE APE­NAS SE DE­TEC­TA MA­TE­RIA OS­CU­RA. ¿CÓ­MO PU­DO FOR­MAR­SE?

En cual­quier ca­so, él mis­mo ad­vier­te de que «se tra­ta so­lo de una ob­ser­va­ción». Aho­ra, as­tró­no­mos de to­do el mun­do tra­ta­rán de bus­car más ga­la­xias sin ma­te­ria os­cu­ra, lo que cons­ti­tui­ría una nue­va 'es­pe­cie ga­lác­ti­ca'. Van Dok­kum y sus co­le­gas ya han ana­li­za­do imá­ge­nes de 23 ga­la­xias di­fu­sas y 3 com­par­ten ca­rac­te­rís­ti­cas con NGC1052-DF2, aun­que to­da­vía no hay da­tos so­bre su ma­te­ria os­cu­ra.

DE QUÉ ES­TÁ HE­CHA LA MA­TE­RIA OS­CU­RA. Y mien­tras unos mi­ran ha­cia fue­ra, aquí en la Tie­rra otros mi­ran en el sub­sue­lo. Que aún no se se­pa qué es la ma­te­ria os­cu­ra no quie­re de­cir que no se ha­ya avan­za­do en la in­ves­ti­ga­ción. Uno de los lu­ga­res en los que se bus­ca es en el CERN de Sui­za. El co­li­sio­na­dor de dro­nes po­dría 'ha­cer vi­si­ble' la ma­te­ria os­cu­ra co­mo hi­zo con el bo­són de Higgs (una par­tí­cu­la ele­men­tal que tie­ne un pa­pel fun­da­men­tal en el me­ca­nis­mo por el que se ori­gi­na la ma­sa vi­si­ble).

Hay ya cier­to con­sen­so en que la ma­te­ria os­cu­ra es­ta­ría for­ma­da por par­tí­cu­las fun­da­men­ta­les se­me­jan­tes a los quarks y los gluo­nes que con­for­man los áto­mos. Pues bien, a las par­tí­cu­las que su­pues­ta­men­te for­man la ma­te­ria os­cu­ra se las ha de­no­mi­na­do WIMP, si­glas en in­glés de 'par­tí­cu­las ma­si­vas que in­ter­ac­túan dé­bil­men­te'.

Las WIMP son ex­tre­ma­da­men­te di­fí­ci­les de de­tec­tar. La úni­ca ma­ne­ra de ha­cer­lo se­ría cap­tu­ran­do el im­pac­to de una de ellas so­bre el nú­cleo de un áto­mo, y que ocu­rra di­cho im­pac­to es al­ta­men­te im­pro­ba­ble. Se han he­cho nu­me­ro­sos ex­pe­ri­men­tos en ins­ta­la­cio­nes de de­tec­to­res sub­te­rrá­neos, pe­ro no apa­re­ce. De ahí que ha­ya cier­to es­cep­ti­cis­mo en la co­mu­ni­dad cien­tí­fi­ca. La as­tró­no­ma Cat­he­ri­ne Hey­mans lo re­co­no­ce: «Si nues­tras teo­rías so­bre lo que es la ma­te­ria os­cu­ra fue­sen cier­tas, de­be­ría­mos ha­ber en­con­tra­do ya la par­tí­cu­la que la com­po­ne en el CERN. Pe­ro no ha si­do así. Eso su­gie­re que nues­tros mo­de­los de la ma­te­ria os­cu­ra no son su­fi­cien­tes y ne­ce­si­ta­mos teo­rías más com­ple­jas».

IN­TER­AC­TÚA CON LA MA­TE­RIA VI­SI­BLE. Al des­con­cier­to so­bre la ma­te­ria os­cu­ra se ha uni­do una nue­va e ines­pe­ra­da in­ves­ti­ga­ción: el ex­pe­ri­men­to Ed­ges, lle­va­do a ca­bo en Aus­tra­lia y cu­yo re­sul­ta­do acaba de ser pu­bli­ca­do. Ed­ges ha lo­gra­do 'ver' el re­fle­jo de las pri­me­ras es­tre­llas que se crea­ron en el uni­ver­so y, te­nien­do en cuen­ta ese dato, con­clu­yen que el hi­dró­geno que una vez lle­nó el uni­ver­so tu­vo que es­tar más frío de lo que se pen­sa­ba has­ta aho­ra (–270 gra­dos cen­tí­gra­dos, por si se lo pre­gun­tan). ¿Có­mo pu­do en­friar­se el gas? El prin­ci­pal sos­pe­cho­so es... ¡bin­go!: la ma­te­ria os­cu­ra.

Pe­ro es­te dato pro­vo­ca otro in­te­rro­gan­te: si la ma­te­ria os­cu­ra es res­pon­sa­ble del en­fria­mien­to del hi­dró­geno ori­gi­na­rio, eso sig­ni­fi­ca no so­lo que de ver­dad exis­te, sino que ade­más in­ter­ac­tua­ban de una for­ma has­ta aho­ra des­co­no­ci­da. Es de­cir, por pri­me­ra vez se de­mos­tra­ría que la ma­te­ria os­cu­ra in­ter­ac­túa con la ma­te­ria vi­si­ble y no so­lo con la gra­ve­dad.

El fí­si­co teó­ri­co Avi Loeb, de la Uni­ver­si­dad de Har­vard, no se lo termina de creer. No so­lo le es­ca­ma la in­ten­si­dad de la se­ñal detectada en Aus­tra­lia, tam­po­co termina de gus­tar­le su for­ma. El pro­fe­sor Ren­nan Bar­ka­na, de la Uni­ver­si­dad de Tel Aviv (Is­rael), tam­bién ad­mi­te que po­dría ha­ber otra cau­sa del ex­ce­si­vo en­fria­mien­to del gas pri­mor­dial: «Lo que ve­mos es ab­sor­ción, por gas, de on­das de ra­dio. La otra po­si­ble ex­pli­ca­ción es que hu­bo más on­das de ra­dio y más in­ten­sas en el uni­ver­so tem­prano de lo que es­pe­ra­mos, pro­du­ci­das por al­gún pro­ce­so cuan­do co­men­za­ban a for­mar­se las es­tre­llas. Esto tam­bién se­ría una gran sor­pre­sa».

Pe­ro to­das es­tas po­si­bi­li­da­des, in­clu­so que gran par­te de la as­tro­no­mía pue­da ha­ber arran­ca­do con un error, no pa­re­ce mo­les­tar­les. «Así es la cien­cia –di­ce Loeb–. La po­lé­mi­ca for­ma par­te de ella».

Newspapers in Spanish

Newspapers from Spain

© PressReader. All rights reserved.