El lado oscuro del universo

Por George Simons

En mayo del 2010 estuvo a punto de concretarse uno de los descubrimientos más significativos en el campo de la física. Durante años, los científicos han sabido que todo el universo físico observable, aún con los mejores telescopios, no es más que el 4% de la materia total; el 96% restante del universo (el “fondo negro”) permanece totalmente desconocido. Pues bien, se ha comenzado a averiguar qué hay allí.

¿Qué mueve al universo?

Una de las revelaciones astronómicas más importantes de las últimas décadas es que el universo está en expansión. ¿Pero qué energía lo mueve? A través de la observación de las supernovas, se descubrió que el universo había desacelerado su velocidad durante los primeros miles de millones de años debido a la gravedad de su masa. Pero luego comenzó a acelerar su expansión sin causa aparente.

Frente a ello, se agregó un nuevo modelo a la física que consistía en añadir una constante antigravitatoria, la cual llenaría de energía el espacio vacío; el resultado sería la aceleración de la expansión del universo. Precisamente, a esta constante se le ha venido a llamar materia oscura.

¿Qué sostiene las estructuras cósmicas?

Tomemos como ejemplo la Galaxia NGC 891 en la constelación Andrómeda, a unos 30 millones de años luz de la tierra. Si la materia estuviera distribuida de la misma manera que la luminosidad de la galaxia, la velocidad orbital debería disminuir considerablemente también. Sin embargo, no sucede así, sino que la velocidad se mantiene alta y constante en sus bordes, hasta el punto en que parte de la materia sale disparada. Esto fue descubierto por Vera Rubin en los años setenta.

Así, era imposible que la sola fuerza gravitacional hiciera frente a las velocidades que hacen que galaxias como NGC891, similares a la Vía Láctea, mantengan su rotación regular sin despedazarse. Por ello postuló una fuerza gravitacional, unas cinco a diez veces más grande que la galaxia, que la abarcara en su totalidad, devenida de un halo de materia invisible: la materia oscura.

Dado que la masa oculta no puede ser detectada por los medios tradicionales, se deduce de ello que no interactúa con la luz y, en general, ni siquiera con la radiación electromagnética; tampoco estaría compuesta de bariones –algunos de los cuales están compuestos de neutrones y protones–. Incluso, científicos como Angela Reisseter, de la Universidad de Minnesota y miembro del proyecto Cryogenic Dark Matter Search (CDMS),postulan que estas partículas podrían estar fluyendo incluso a través del ser humano.

A pesar de las dudas sobre su composición, los cosmólogos saben cuánto de energía y materia oscura habría en el universo. La densidad crítica, en un modelo cosmológico simple, alude a la fuerza de gravedad hacia adentro del espacio, cuya magnitud es suficiente como para contrarrestar la expansión hacia afuera del universo. El resultado es que el total de materia debería tener 26% más materia que el 4% visible. El 74% restante sería energía oscura, causa de la aceleración cósmica.

En busca de la materia oscura

Desde hace algunos años se han intensificado los esfuerzos por detectar las partículas de la misteriosa materia oscura. Ello se ha hecho a partir de detectores subterráneos que puedan detectar los sutiles efectos de las colisiones de átomos de energía, incluyendo la materia oscura.

Utilizando esta modalidad de experimento, en 1997 el grupo de científicos como Dama/Libra de la Universidad de Roma Tor Vergata anunciaron haberla captado; luego, el grupo internacional CoGeNT de la Universidad de Chicago hizo lo mismo en febrero del 2009. No obstante, dichas pruebas se vieron refutadas en mayo del 2010 por experimentos de verificación en el laboratorio subterráneo de Gran Sasso, en Italia, llevados a cabo por la colaboración liderada por expertos de la Universidad de Columbia.

Otro tipo de experimentos es realizado por el grupo de científicos asociado para el mencionado CDMS. En febrero pasado, el equipo afirmó haber logrado captar dicha materia en una mina a una profundidad de 700 m, recubierta con materiales especiales para evitar que llegue a los detectores, compuestos por silicio y germanio enfriados cerca del cero absoluto. Los científicos afirmaron que existe un 20% de error en el experimento, ya que las pulsaciones podrían haber sido causadas por fluctuaciones en la radioactividad natural de la caverna de la mina de hierro.

Éstos y otros resultados serán discutidos en julio próximo en la Universidad de Montpellier, Francia. Mientras tanto, habrá que seguir viviendo en el 4% de la materia conocida.