Materia oscura: qué es, por qué es un misterio y qué teorías manejan los científicos

Las estrellas, planetas y galaxias que observamos al mirar al cielo representan solo una pequeña fracción de la realidad del universo: constituye apenas un 5% del cosmos. La inmensa mayoría está compuesta por la energía oscura (aproximadamente un 68%) y la materia oscura (cerca de un 27%), ambas invisibles

El descubrimiento

El descubrimiento de la materia oscura comenzó en los años treinta con el astrónomo suizo Fritz Zwicky. Al estudiar el cúmulo de galaxias de Coma, Zwicky observó que las galaxias se movían a velocidades extraordinariamente altas.

Según sus cálculos, la gravedad generada por toda la materia visible era insuficiente para evitar que estas galaxias se separaran. Deberían haberse dispersado hace miles de millones de años.

Zwicky propuso que una gran cantidad de “materia oscura” invisible estaría aportando la gravedad extra necesaria para mantener el cúmulo unido.

La evidencia

En los años 70, la astrónoma Vera Rubin y su colega Kent Ford descubrieron que las estrellas en los bordes exteriores de las galaxias giraban casi a la misma velocidad que las cercanas al centro.

Según las leyes de la gravedad conocidas, las estrellas más alejadas deberían moverse mucho más lentamente, como ocurre, por ejemplo, con Neptuno que orbita el Sol a un ritmo más pausado que la Tierra.

Rubin y Ford postularon que la única explicación plausible era que existía una gran cantidad de masa invisible, distribuida alrededor de la galaxia. Esa masa estaría ejerciendo una fuerza gravitacional adicional.

Actualmente, las principales evidencias vienen de las siguientes fuentes:

Lentes gravitacionales

La luz de las galaxias lejanas se curva al pasar cerca de grandes concentraciones de masa. El grado de curvatura observado es mucho mayor del que puede explicarse solo con la materia visible.

El fondo cósmico de microondas

Las minúsculas variaciones de temperatura en este mapa cósmico solo pueden explicarse si el universo primitivo ya contenía una gran cantidad de materia oscura. Esta actuó como el “andamio” sobre el cual se formaron las primeras estructuras.

Simulaciones por computadora

Los modelos que intentan recrear la evolución del universo solo producen galaxias y cúmulos como los que observamos cuando incluyen la materia oscura.

¿Qué es la materia oscura?

En esencia, la materia oscura no emite, absorbe ni refleja luz de ningún tipo. Por lo tanto, es completamente invisible para nuestros telescopios. Sin embargo, su influencia gravitacional es innegable y moldea el cosmos a gran escala.

Los científicos han propuesto varias hipótesis para explicar la naturaleza de esta sustancia misteriosa, como las siguientes.

Partículas Masivas de Interacción Débil (WIMPs)

Es la teoría predominante. Propone la existencia de partículas mucho más pesadas que un protón, que solo interactúan con la materia normal a través de la gravedad y la fuerza nuclear débil. Se habrían creado en cantidades enormes durante el Big Bang.

Axiones

Esta idea alternativa es cada vez más popular. Los axiones son partículas teóricas, increíblemente livianas (muchísimo más que un electrón). Podrían comportarse como una especie de energía o vibración sutil que permea todo el universo.

Agujeros negros primordiales

Es una teoría fascinante. Propone que la materia oscura podría ser en realidad agujeros negros muy pequeños. Estos no se habrían formado al morir estrellas, sino por cambios extremos en la densidad del universo recién nacido, justo después del Big Bang.

Gravedad modificada

Esta es la hipótesis más radical. Sugiere que quizás no hay materia faltante, sino que nuestras leyes de la gravedad (las de Newton y Einstein) no son del todo correctas a escalas galácticas. Si bien explican el movimiento de galaxias, fallan al analizar los cúmulos de galaxias y el cosmos primitivo.

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