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1 de Octubre de 2018
Astrofísica

¿Es real la materia oscura?

En los últimos años se han acumulado varias observaciones difíciles de compatibilizar con la hipótesis de la materia oscura. Es hora de preguntarse si la gravedad podría ser más compleja de lo que nos enseñó Einstein.

MONDOLITHIC STUDIOS

En síntesis

A fin de explicar los movimientos de las estrellas y las galaxias, hace decenios que los científicos suponen que el universo se encuentra repleto de partículas de materia oscura.

Una hipótesis alternativa postula que la materia oscura no existe. En su lugar, los mismos fenómenos podrían explicarse modificando las ecuaciones que describen la gravedad.

Las teorías de gravedad modificada han recibido mucha menos atención que las de materia oscura. Sin embargo, todos los intentos de detectar sus supuestas partículas han fracasado.

Varias observaciones han puesto en nuevos aprietos a la hipótesis de la materia oscura. Es hora de que los físicos se liberen de sus prejuicios y reconsideren las teorías de gravedad modificada.

Las estrellas aún guardan secretos. Hoy sabemos por qué brillan y por qué titilan, pero seguimos ignorando por qué se mueven de la forma en que lo hacen. Este problema nos ha acompañado durante la mayor parte de los últimos cien años. En la década de 1930, el astrónomo suizo Fritz Zwicky observó que algunas galaxias de un cúmulo formado por unas mil giraban sorprendentemente rápido alrededor de su centro de masas común. La masa de las galaxias del cúmulo no sumaba lo suficiente para explicar dicho movimiento, ni aun siendo generoso en los cálculos. Para resolver el desajuste, Zwicky postuló la existencia de un nuevo tipo de materia: la «materia oscura».

En los años setenta, la estadounidense Vera Rubin, fallecida en 2016, observó que algo parecido ocurría en el interior de las galaxias. La velocidad de las estrellas más alejadas del centro era aproximadamente igual a la de las estrellas interiores, cuando en realidad tendrían que moverse más despacio debido a la menor intensidad de la gravedad en los confines de la galaxia. Una vez más, la masa visible no bastaba para explicar las observaciones, por lo que Rubin concluyó que también las galaxias individuales debían hallarse impregnadas de materia oscura.

Desde entonces, los indicios de que hay algo que debemos estar pasando por alto se han ido acumulando. Las diminutas fluctuaciones de temperatura que motean el fondo cósmico de microondas; la manera en que se desvían los rayos de luz alrededor de las galaxias y los cúmulos de galaxias, y la formación de la red de estructuras cósmicas a gran escala confirman que, por sí sola, la materia normal no basta para explicar lo que vemos.

Durante decenios, la hipótesis más popular ha sido que la materia oscura se compone de partículas elementales hasta hoy desconocidas que no interaccionan con la luz. La explicación alternativa, según la cual lo que falla no es nuestro conocimiento de las partículas, sino nuestras leyes de la gravedad, nunca ha recibido demasiada atención.

Hace treinta años esa postura estaba justificada, ya que los físicos contaban con otras razones para creer en la existencia de nuevas partículas. En los años cincuenta y sesenta se comprobó que los protones, los neutrones y los electrones no eran las únicas partículas que existían, y en los decenios siguientes los aceleradores descubrieron todo un abanico de partículas nuevas. Estas acabarían constituyendo lo que hoy denominamos «modelo estándar» e hicieron que los teóricos se abrieran a nuevas posibilidades. Por ejemplo, los intentos de unificar las interacciones fundamentales exigían postular la existencia de nuevas partículas. Y la noción de supersimetría, desarrollada en los años setenta, implicaba que, por cada variedad de partícula conocida, tendría que haber otra aún por descubrir. Es más, algunas de aquellas hipotéticas partículas supersimétricas eran muy buenas candidatas para dar cuenta de la materia oscura. Otro sospechoso era el axión: una partícula postulada para explicar el pequeño valor de cierto parámetro del modelo estándar [véase «Materia oscura axiónica», por Leslie Rosenberg; Investigación y Ciencia, marzo de 2018]. Pero, después de tres décadas de intentos fallidos en la detección de estas partículas, seguir ignorando las alternativas ha dejado de ser una postura razonable.

Al mismo tiempo, la idea de una materia oscura formada por partículas se ha visto cuestionada por razones completamente distintas: varios datos astrofísicos obtenidos por uno de nosotros (McGaugh) y otros investigadores no concuerdan con las predicciones de dicha hipótesis. Cada vez parece más claro que algunos viejos problemas asociados al paradigma tradicional de la materia oscura siguen sin poder resolverse.

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