Desde hace casi noventa años sabemos que existe un elemento en el universo que condiciona el movimiento de los astros a gran escala, pero todavía no somos capaces de describirla: Es la llamada ‘materia oscura’ (Dark Matter). Como es obvio suponer, su estudio es una de las líneas de investigación más inquietantes de la cosmología. Desde su detección a comienzos de la década de los treinta del siglo pasado, se ha puesto mucho empeño en caracterizar este tipo de materia, sin embargo, todavía, en pleno siglo XXI sigue siendo una gran desconocida. Aunque mucho se ha avanzado, todavía no se sabe con exactitud cuál es su origen y qué moléculas la componen. Su detección se remonta a comienzos de la década de 1930 cuando Jan Oorts, astrónomo holandés, se percató de que la velocidad orbital de las estrellas de la Vía Láctea no coincidía con la velocidad esperada. Como sabéis, en las galaxias, las estrellas no se reparten aleatoriamente, sino que ocupan un lugar concreto en función de su masa y su velocidad orbital. Dicha velocidad debe ser la adecuada para que las estrellas no se precipiten hacia el centro galáctico y para evitar ser expulsadas hacia el espacio intergaláctico. Jan Oorts, tras medir toda la masa contenida en nuestra galaxia llegó a la conclusión de que no había suficiente materia como para retener a las estrellas y evitar que salieran proyectadas. A ese déficit se le denominó ‘materia oscura’. Según sus cálculos, debería haber cinco veces más de ella que de la materia visible. Por debajo de esa proporción las estrellas vagarían por el espacio intergaláctico y las galaxias hubieran perdido ya su configuración física. Cabe destacar que la dificultad de analizar la ‘materia oscura’ radica en que no interactúa con la luz, lo que hace imposible verla mediante telescopios ópticos. Sin embargo, gracias a su interacción gravitatoria con las estrellas y galaxias ha sido posible detectar su presencia con métodos indirectos. En la actualidad ya contamos con mapas de materia oscura de bastante precisión, como el que ha obtenido el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ) y la Universidad de Tokio mediante la técnica de lentes gravitacionales débiles en el año 2017. Pero ¿de qué está compuesta? Una alternativa que se baraja es que los neutrinos guarden relación con ella. Estas minúsculas partículas elementales se originan a partir de las reacciones termonucleares de las estrellas. A diferencia de otras partículas, los neutrinos no tienen carga eléctrica alguna, no interaccionan prácticamente con nada, por lo que son muy escurridizas y lo llenan todo. El inconveniente es que apenas tienen masa. Otra alternativa se encuentra en las enanas marrones. Se trata de estrellas muy pequeñas con una cantidad enorme de materia, aunque insuficiente para activar reacciones nucleares. Son como el planeta Júpiter. Pero a diferencia de Júpiter, que forma parte de nuestro vecindario, las enanas marrones más cercanas se encuentran a varios años luz de distancia, por lo que es imposible detectarlas visualmente. Por tanto, esta teoría plantea la posibilidad de que las enanas marrones expliquen la existencia de la ‘materia oscura’. Al desconcierto inicial sobre su origen, se ha unido una nueva e inesperada investigación, que afirma que podría llevar existiendo desde antes que el mismísimo Big Bang. Esa es la extraordinaria conclusión que un equipo de investigadores de la Universidad Johns Hopkins acaba de hacer pública en un artículo recién aparecido en la revista Physical Review Letters. En su estudio, los investigadores presentan una nueva idea de cómo pudo surgir la ‘materia oscura’, y una forma de poder detectarla por medio de observaciones astronómicas. Algo que, como se ha dicho, no había sido posible hasta ahora. “Nuestro estudio -afirma Tommi Tenkanen, autor principal de la investigación- revela una nueva conexión entre la física de partículas y la astronomía. Si la materia oscura consiste en nuevas partículas que nacieron antes del Big Bang, entonces afectan la forma en que las galaxias se distribuyen en el cielo de una manera única. Esta conexión puede usarse para revelar su identidad y también para sacar conclusiones sobre los tiempos anteriores al propio Big Bang”.
Durante mucho tiempo, se pensaba que la ‘materia oscura’ debía ser un remanente del Big Bang, una sustancia que, de alguna manera, “sobró” tras producirse la gran explosión que dio origen al Universo que conocemos. Pero la búsqueda de esa clase de materia no ha dado resultados hasta ahora. “Si fuera realmente un resto del Big Bang -explica Tenkanen- los investigadores tendrían que haber visto ya una señal directa de su existencia en diferentes experimentos de física de partículas”. Y no ha sido así. Usando un nuevo y sencillo marco matemático, el estudio muestra, sin embargo, que podría haber surgido antes del Big Bang, durante una era conocida como “la inflación cósmica”, durante la que el espacio mismo se expandió muy rápidamente. Se cree que esa expansión exponencial lleva a producir una gran cantidad de un determinado tipo de partículas, los escalares. Aunque, hasta ahora, solo se ha descubierto una partícula de esa clase, el bosón de Higgs. “No sabemos qué es la ‘materia oscura’ -prosigue Tenkanen- pero si tiene algo que ver con partículas escalares, entonces podría ser más antigua que el propio Big Bang. Gracias al escenario matemático que hemos propuesto, no es necesario asumir nuevos tipos de interacciones entre la materia visible y la ‘materia oscura’ más allá de la gravedad, que ya sabemos que existe” puntualizo :)
