La materia oscura

La materia oscura es aquella materia compuesta por partículas que no absorben, emiten ni reflejan la luz, es decir, no interactúan con la radiación electromagnética y, por tanto, no puede ser detectada por telescopios ópticos.

Esta materia fue propuesta en 1933 por el físico suizo Fritz Zwicky, para lo que se basó en la existencia de masa no visible que influía en la velocidad de los astros. Se cree que compone un 30% de la materia del universo y tiene un papel fundamental en la formación de galaxias y su evolución. También se piensa que este tipo de materia podría estar formada por neutrinos, axiones o partículas WIMP, las cuales se caracterizan por interactuar solamente con la gravedad y la fuerza nuclear débil responsable de la desintegración radiactiva, entre otros fenómenos. Por tanto, es fundamental en el universo, ya que, aunque sea invisible, se la podría considerar el “pegamento” del mismo.

Sabemos pocos datos de la materia oscura, pero a lo largo de los años se han ido publicando resultados de investigaciones, lo que ha ayudado a entender mejor esta materia.

En octubre de 2017, el telescopio Hubble de la NASA descubrió unas galaxias que no se encontraban en el centro, donde se esperaba que estarían. Este hecho contradecía el modelo estándar que se tenía de la materia oscura, ya que, según este modelo, el cúmulo de galaxias permanece inmóvil, debido a la fuerza de la gravedad de la materia oscura.

El 28 de marzo de 2018, un equipo de científicos de la Universidad de Yale publicó en la revista Nature la primera observación de una galaxia sin materia oscura: la NGC1052-DF2. Este descubrimiento hizo que surgiesen aún más preguntas sobre la materia oscura, pues hasta ese momento se pensaba que la materia oscura era la que contribuía a la formación de galaxias, por lo que se empezó a pensar que ese no era el único modelo que explicaba su formación.

En abril de 2018, el profesor Robertson de la Universidad de Durham, en Reino Unido, presentó los resultados de un estudio en la Semana Europea de Astronomía y Ciencia Espacial. En 2015 el profesor Andrew Robertson y su equipo se habían dispuesto a observar la colisión de cuatro galaxias encontradas a 1300 millones de años luz de la Tierra: se formó un cúmulo de materia oscura, lo que les llevó a pensar que la materia oscura podía interactuar consigo misma. Esto se ve reforzado por el hecho de que, tras la colisión, la materia oscura no se había separado de las galaxias.

En diciembre de 2018, científicos de la Universidad de Texas encontraron una galaxia rica en materia oscura. Esta galaxia se encuentra a nueve mil millones años luz de distancia, lo que afirma que varias galaxias poseían abundante materia oscura en el pasado. Este hallazgo es revolucionario porque podría confirmar que el funcionamiento de las galaxias en la actualidad es igual al de las galaxias anteriores.

Un mes más tarde, el 8 de enero de 2019, astrónomos de las universidades de Surrey, Carnegie Mellon y Zurich determinaron que la materia oscura es capaz de calentarse y desplazarse con el cambio de temperatura. Este descubrimiento es de gran importancia porque ayuda a entender las interacciones de la materia oscura y facilita encontrar las partículas que la forman.

El 23 de octubre de 2019, un grupo de físicos del Instituto de Investigaciones Nucleares de Hungría descubrió lo que podría ser una partícula relacionada con la materia oscura. Ya en 2016 habían llevado a cabo un experimento en el que desintegraban un átomo de berilio y se habían percatado de cómo el ángulo de dispersión de las partículas era mucho mayor de lo previsto, lo que atrajo la atención de varios científicos del mundo. Por ello, en 2019 observaron los cambios de estado de un núcleo de helio y, una vez más, el ángulo de dispersión fue mayor. Los cálculos efectuados posteriormente indicaban que el núcleo de helio podría haber producido un bosón, es decir, una partícula fundamental del universo, el cual fue bautizado como X17, ya que poseía una masa de 17 megaelectronvoltios. Esta partícula posee la masa de las partículas que se buscaban para demostrar la existencia de materia oscura; por tanto, se cree que podrían estar íntimamente relacionadas.

En noviembre de 2019, el CERN empezó a usar los antiprotones que obtiene para poder buscar las partículas que componen la materia oscura. Algunos científicos creen que la materia oscura y la antimateria están relacionadas y piensan que entender su relación podría ayudar a descubrir dos de los mayores misterios del universo. Además, este vínculo daría una explicación a la asimetría, es decir, la imposición de la materia frente a la antimateria. Los científicos del CERN defienden la aparición de las partículas que forman la materia oscura a partir del big bang: como estas apenas interaccionan con su entorno, podrían haberse mantenido igual hasta nuestros días. No obstante, estas investigaciones no han dado con pruebas para afirmar esta teoría, por lo que los científicos también creen que la materia oscura podría originarse a partir de supernovas.

Como conclusión de estas investigaciones, podemos destacar la importancia de la materia oscura en la formación de galaxias. Debido al efecto que ejerce en estas, también es importante en el futuro del universo porque su presencia acelera la velocidad de las galaxias, lo que jugaría un papel importante en la expansión del universo. El entender su funcionamiento y origen ayudaría, en adición, a reforzar teorías sobre el origen del mismo, puesto que, como se ha mencionado, científicos del CERN creen que el origen de las partículas que componen la materia oscura podría estar en el big bang. Aunque todavía quedan muchos aspectos que conocer sobre la materia oscura, la comunidad científica tiene claro que el papel de la materia oscura en el universo es fundamental y el hecho de que no se pueda observar mediante medios tradicionales no significa que no esté ahí. También es destacable el empeño de los científicos del CERN en encontrar una relación entre la antimateria y la materia oscura; una relación que si es encontrada podría revolucionar la historia de la ciencia, ya que se entenderían dos de los misterios más importantes del universo.

Personalmente, considero que entender la materia oscura no solo ayudaría a saber cómo funcionan las galaxias y los astros, sino que también podría ser útil a la hora de resolver otros enigmas del universo. A lo largo del proceso de investigación, me he dado cuenta de la evolución de los conocimientos de este tema desde el descubrimiento a principios de 2018 de galaxias sin materia oscura hasta el descubrimiento de galaxias ricas en materia oscura a finales del mismo año; desde la creencia de que la materia oscura no podía interaccionar consigo misma hasta la hipótesis de que sí que puede gracias a los descubrimientos de Andrew Robertson en abril de 2018. Creo que, durante la investigación, han aparecido resultados dispares y que la comunidad científica ha dado con resultados inesperados o contradictorios. Por ello, pienso que para poder conseguir entender mejor este tipo de materia se deberían relacionar los distintos resultados que se obtienen, usando varias vías o procedimientos para investigar un mismo aspecto.

Aún queda mucho por hacer, pero, como bien señala Richard Massey, del Centro de Astronomía Extragaláctica de la Universidad de Durham: “La búsqueda de materia oscura es frustrante, pero eso es ciencia”. Y en la ciencia cualquier resultado debe ser valorado y respetado, ya que supone una evolución en estudios futuros.

Carlos D. (1º Bachillerato)