LA MATERIA OSCURA
Dra. Argelia Bernal Bautista
Departamento de Física, División de Ciencias e Ingenierías
Campus León, Universidad de Guanajuato
Llegué casi a las lágrimas cuando vi a Saturno y sus anillos con un telescopio para aficionados en mi primer semestre de la licenciatura en física. Intuí que esa imagen condensaba grandes esfuerzos teóricos y tecnológicos de los que me gustaría saber más.
Resulta ser que ahora lo que motiva mi investigación es algo que no se ve, la materia oscura. Este tipo de materia constituye casi el 25% de lo que existe en el Universo y es invisible, como la luna en algunas noches. Pero, por cierto, si algunas noches no vemos la luna, ¿Cómo sabemos que está ahí? Lo sabemos, por ejemplo, porque el comportamiento de las mareas, el cual depende en gran medida de la acción gravitatoria de la Luna, no cambia entre una noche con luna llena y una con luna nueva.
Algo parecido sucede con la materia oscura: sabemos que “está ahí” por sus efectos gravitacionales, es responsable de que las estrellas en las galaxias no salgan volando, desintegrándolas. También es responsable de que las galaxias se acumulen formando estructuras de miles de galaxias.
De hecho, creemos que es responsable no sólo de que esas estructuras, galaxias y cúmulos entre otras, se mantengan unidas sino de que se hayan formado en primer lugar. Es decir, es responsable de que, a pesar de que la materia del Universo en el inicio del tiempo estuviera distribuida de manera muy uniforme y cada vez más diluida conforme el Universo se expandía, hubiera “grumos” (de materia oscura) que fueran capaces de crecer para formar estructuras a través de la acumulación de más materia debido a su atracción gravitacional.
A diferencia de la luna, a la que algunas veces vemos y otras no, a la materia oscura nunca la hemos visto. Hasta ahora no hemos detectado ninguna partícula que haya sido emitida por ella, como los fotones que nos llegan de la cara de la luna iluminada por el Sol.
Para que la pudiéramos ver, las partículas de materia oscura tendrían que interactuar con nuestros detectores (que pueden ser incluso nuestros ojos o aparatos construidos a base de desarrollos tecnológicos), los cuales están hechos de la materia que conocemos bien y que sabemos bien cómo se comporta.
Dicha materia, de la que estamos hechos nosotros, los planetas, todo lo que vemos, está descrita por el modelo estándar de partículas, y contabiliza sólo el 5% de la materia en el Universo aproximadamente. Si las partículas de materia oscura no se comportan como las partículas de materia ordinaria, es decir la materia de ese 5%, entonces no es materia ordinaria y de hecho ¡no sabemos de qué está hecha!
Vera Rubin en las décadas de los 60’s y 70’s realizó observaciones que mostraron evidencia contundente de la necesidad de considerar la existencia de la materia oscura en galaxias, cuya cantidad tendría que ser 10 veces más que la materia que emite luz. En un principio se consideró que muchísimos objetos muy pesados de materia ordinaria, como planetas enormes que no fueran fáciles de ver, podrían contabilizar como esa materia oscura. Ahora sabemos, por observaciones astronómicas precisas, que esa hipótesis no es correcta.
Así como suponer que la luna es de queso, han surgido diversas hipótesis, claro está que muchísimo más elaboradas, de cuáles podrían ser las partículas constituyentes de la materia oscura. En particular he trabajado en una hipótesis que considera que la materia oscura puede ser modelada por un campo escalar. Esta hipótesis, cuyos algunos de sus precursores son científicos mexicanos, ha sido explorada durante los últimos 20 años resultando ser muy exitosa. Sin embargo, la pregunta sigue abierta pero quién sabe, podría ser que en los próximos 20 se encuentre la respuesta.
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