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Los dos ingredientes principales del cosmos

Cúmulo de galaxias MACS J0416.1-2403, en una imagen tomada por el telescopio espacial Hubble. La distribución inferida de materia oscura se muestra en color azul. [NASA/ESA/D. Harvey, Escuela Politécnica Federal de Lausana/R. Massey, Universidad de Durham/Telescopio espacial Hubble]

La Vía Láctea contiene unos 200.000 millones de estrellas —tantas como granos de arena cabrían en una piscina mediana— y se calcula que en el universo observable hay unos 200.000 millones de galaxias. Tales cifras inspiran humildad, pero si cuantifican nuestra ignorancia no es tanto por lo que representan como por lo que no representan: hace años que los astrónomos saben que la materia ordinaria (los átomos y la luz que componen las estrellas, las galaxias y, en definitiva, todo lo que conocemos) apenas explica el 5 por ciento del contenido total de materia y energía del cosmos. El 95 por ciento restante es ignoto, compuesto por dos misteriosos agentes que, a falta de un nombre mejor, los expertos han decidido denominar «materia oscura» y «energía oscura».

La primera es una sustancia invisible que no absorbe ni emite luz, pero cuya existencia puede inferirse con claridad a partir de la poderosa atracción gravitatoria que ejerce sobre las estrellas, las galaxias y la luz. La segunda es una insólita forma de energía que, hace unos 5000 millones de años, comenzó a acelerar la expansión del universo. Una y otra dan cuenta, respectivamente, del 25 y del 70 por ciento del contenido total del cosmos, pero los físicos ignoran por completo su naturaleza. No en vano, su estudio guía hoy buena parte de los intentos por formular la tan ansiada «teoría del todo» (pág. 4).

El presente monográfico recopila algunos de los artículos más relevantes sobre materia y energía oscuras publicados en los últimos años en Investigación y Ciencia. En él se cubren algunas propuestas no ortodoxas para explicar la naturaleza de la materia oscura a partir de la física de partículas (págs. 14 y 22), varios hallazgos recientes sobre la poderosa influencia que esta sustancia ejerce sobre la Vía Láctea y su entorno cósmico (págs. 30 y 38), así como un programa de investigación para detectar las hipotéticas partículas que la componen con IceCube, el mayor telescopio de neutrinos del mundo (pág. 44).

El número rinde también homenaje a uno de los hitos observacionales que, a principios de este siglo, apuntalaron la idea de un universo en expansión acelerada y dominado por la energía oscura: la primera medición precisa de la tasa de expansión cósmica, lograda por el telescopio Hubble (pág. 56). Tras repasar las principales preguntas a las que se enfrenta la investigación actual sobre energía oscura (pág. 64) y esbozar algunas de las respuestas que dentro de muy poco podría ofrecer un ambicioso proyecto internacional (pág. 72), el monográfico concluye con dos artículos que ilustran la profundidad del problema: la íntima conexión de la energía oscura con el vacío cuántico (pág. 80) y las inquietantes consecuencias que tendrá la aceleración cósmica para el futuro del universo (pág. 88).

Creemos que el conjunto ofrece una panorámica clara y rigurosa del estado actual de dos líneas de investigación que, casi como ninguna otra, evidencian lo mucho que aún nos queda por aprender sobre el universo y las leyes fundamentales que lo rigen. Esperamos que lo disfrute.

 

 

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