El Universo oculto

Hoy, 20 de julio de 2006, hace exáctamente 30 años que el hombre pisó por primera vez la superficie lunar. Nuestros padres se sintieron orgullosos de semejante hazaña. Décadas después, sus descendientes seguimos admirando a los personajes que lo hicieron posible.

Y sin embargo ¡qué poco y cuán lentamente nos hemos adentrado en las insondables aguas de los misterios del Universo!

Muchos desconocen un hecho que a mí me pone los pelos de punta.

Este hecho, esta realidad, es que desconocemos de qué está hecho el 96% del Universo. Tal como explicaba Carl Sagan con esa enorme capacidad de comunicación que le caracterizaba, estamos hechos de materia estelar, de materia proveniente de estrellas ya muertas. Asimilar esta maravillosa realidad es más que suficiente para que cualquiera con dos dedos de frente y un mínimo de sensibilidad se sienta, desde la más profunda de las humildades, irremediablemente integrado con el Cosmos.

Sin embargo, la lista de misterios que el Universo guarda celoso esperando a que alguien los desentrañe, ni mucho menos termina aquí.

La realidad es que no tenemos ni idea sobre la composición del Universo. Concretamente el 96% del mismo según los científicos.

Apenas hemos comenzado a arañar sobre la superficie del misterioso Universo, para encontrarnos con otro aún mayor. Todas las maravillas que observamos están compuestas por la materia ordinaria que únicamente suma el 4% de la masa total del Universo. Quizá deberíamos llamarla materia extraordinaria ya que, contra toda intuición humana, parece ser la más extraña.

¿Y qué hay acerca del 96% restante? Hubo un tiempo, no hace mucho, en que la ciencia parecía explicar casi totalmente cómo funcionaba el Universo. Todo estaba compuesto por átomos. Nosotros, la Tierra, el resto de los planetas y estrellas, e incluso los objetos estelares más exóticos, como las estrellas de neutrones, los quásares, todo, absolutamente todo, estaba compuesto por materia ordinaria creada poco después de la creación del Universo, el Big Bang.

Dentro de los átomos, entre sus componentes subatómicos, y en el espacio entre ellos, no hay nada. Simplemente espacio vacío. Sin embargo, desde hace poco, las cosas se han ido complicando dando al traste con este modelo observable. Parece que una gran parte del Universo, la mayoría del mismo, símplemente no puede ser visto ni detectado.

El resto del Universo, el 96% no visible, está hecho de entidades misteriosas sobre las que se conoce muy poco. Dada su naturaleza misteriosa y esquiva, han sido bautizadas con nombres igualmente misteriosos, la Materia Oscura y la Energía Oscura.

En 1974, la astrónoma Vera Rubin, trabajaba en un proyecto de investigación sobre las estrellas situadas en los bordes exteriores de las galaxias. Lo que descubrió resulto una sorpresa mayúscula.

Poco después de que le cayera la famosa manzana sobre la cabeza, Newton declaró que la gravedad es universal. Una manzana cayendo en la Tierra obdece las mismas leyes matemáticas que si lo hiciera en otro punto cualquiera del Universo. De la misma forma que el Sol controla la órbita de los planetas que orbitan a su alrededor mediante la fuerza gravitatoria que ejerce sobre ellos, una galaxia espiral debe estar controlada por la influencia gravitatoria ejercida por un agujero negro dispuesto en su centro. Desde hace mucho tiempo se sabe que Plutón, en el límite de nuestro sistema solar, viaja mucho más despacio que Mercurio, el planeta cuya órbita está más próxima al Sol. De hecho, fueron observaciones como ésta las que permitieron a Newton ir desgranando sus Leyes en el siglo XVII.

Cuando Vera Rubin realizó su trabajo sobre estrellas esperaba encontrar que las estrellas más alejadas del centro, en el límite externo de la galaxia, se movieran much más despacio que aquellas estrellas dispuestas más cerca del centro de la misma. Sin embargo no fue para nada así. Encontró que casi todas las estrellas de las galaxias espirales giran aproximadamente a la misma velocidad. Esto resultaba tremendamente extraño.

¿Podría ser que las Leyes de Newton no fueran realmente universales y no funcionaran como era de esperar en las galaxias? Cuestionar a Newton parecía impensable, así que los científicos tomaron otro camino. En lugar de plantear una gravedad variable, distinta según en el lugar en que se mida, argumentaron que debía existir algo más en las galaxias, algo que estaba proporcionando la gravedad extra que explicaba el comportamiento observado.

Con esta gravedad extra, las estrellas serían estiradas con más fuerza y por tanto viajarían más rápidamente, tal como sugerían las observaciones de Rubin.

¿Qué nombre darle a esta cosa que tenía masa y ejercía por tanto fuerza de gravedad sobre las estrellas? Materia Oscura. Pero ¿qué es realmente esta Materia Oscura?

Dos investigadores en Pricetown, los profesores Peebles y Ostriker, estudiaron en profundidad la Materia Oscura y sus efectos. Sugerían que existía al menos 10 veces más Materia Oscura que ordinaria o visible.

A pesar de su creciente aceptación, la verdadera identidad de la Materia Oscura permaneció completamente oculta. Ni la física de partículas tenía candidatos para ocupar el puesto. Incluso los recientemente descubiertos neutrinos no tenían las características que debería exhibir tal tipo de materia.

El profesor Tim Sumner del Imperial College de Londres, creía que tenía la respuesta al misterio. Una nueva partícula hipotética llamada neutralino. Se suponía que tenía la masa correcta y podría existir en enormes cantidades en el Universo. El problema es que nunca había sido detectada. Si la Materia Oscura estaba en toda nuestra galaxia, en todas las galaxias, entonces también debía estar presente en la Tierra.

De hecho, miles de toneladas de esta extraña materia debía estar atravesando la Tierra cada día. No interactúa con la materia ordinaria, así que pasa a través de ella como si nada. El fondo de una mina, a salvo de rayos cósmicos y las partículas atmosféricas de la superficie, es el lugar ideal para intentar detectar una señal. Así que eso es exáctamente lo que el profesor Sumner intentó, con un detector instalado en el fondo de la mina más profunda de europa, en Cleveland, Inglaterra. Si su equipo detectaba el neutralino, podían estar casi seguros de obtener el Premio Nobel. Pero la búsqueda se mostró totalmente infructuosa.

En 1974, mientras muchos astrónomos se dedicaban a perseguir la Materia Oscura, el profesor Israelí de astrofísica Milgrom intentó una aproximación aún más audaz. Intentó reescribir las Ley de la gravedad de Newton. A sabiendas de que su intento no iba a ser precisamente aplaudido por el resto de la comunidad científica, trabajó en sus teorías en privado hasta que estubo listo para mostrarla al mundo en el año 1981.

Llamó a su teoría Dinámica Newtoniana Modificada (en inglés MOND) y la utilizó para demostrar cómo la gravedad puede ser un poco más intensa de lo que se creía con anterioridad, a través de las enormes distancias ocupadas por una galaxia típica. ¿Pero seguro que Newton no pudo estar equivocado? Milgrom continuó trabajando sobre su teoría, ganando la simpatía de admiradores e investigadores que pensaban de forma similar. Cuanto más tiempo la identidad de la materia oscura siga siendo un misterio, más credibilidad obtienen sus teorías.

En 1997 el profesor Saul Perlmutter planteó otra línea de investigaciónque vino a añadir intensidad a las acaloradas discusiones científicas sobre el tema. Cuando estudió la expansión del Universo se topó accidentalmente con que no sólo se separaban entre sí las galaxias y las estrellas, sino que lo hacían aumentando sus velocidades. Eso significaba que en el futuro nos podríamos encontrar con un cielo carente de estrellas (por supuesto esto ocurriría únicamente en un tiempo muy, muy lejano). De igual forma, significaría que algo estaría empujando las estrellas para separarlas. Esta aparente fuerza anti-gravitatoria era completamente nueva para la ciencia, pero de nuevo su naturaleza exacta seguía siendo un misterio. Aún con todo, se le dió un nombre: Energía Oscura. Observaciones realizadas muestran que el Universo está compuesto por un 4% de materia ordinaria, de la que está hecho TODO lo que hemos conocido, al menos hasta el momento, un 21% de Materia Oscura y un 75% de Energía Oscura.

Como se puede observar hay un montón de cosas que realmente nadie comprende. Este Modelo Estandar tiene, inevitablemente, sus detractores. No todo el mundo cree razonable que semejante conjunto de teorías puedan estar basadas en hechos derivados de tan exigua evidencia física. El profesor Mike Disney de la Universidad de Cardiff mantiene que "no existe física en nada de todo esto, únicamente hadas de jardín". En respuesta, los que creen en la Materia Oscura, liderados por el profesor Carlos Frenk de la Universidad de Durham, ha generado sofisticadas simulaciones del Universo por ordenador para demostrar la existencia de tan esquiva sustancia. Estas simulaciones muestran aparentemente que la Materia Oscura y la Energía Oscura han sido cruciales en el desarrollo del Universo. Sin su influencia, las galaxias, estrellas, planetas, incluso la vida misma, nunca hubieran aparecido. Los resultados del muestreo realizado por el satélite WMAP parece que vienen a confirmar la proporción de cada una de los dos componentes 'Oscuros' en nuestro Universo.

Así que, a pesar de la creciente popularidad de la teoría MOND de Milgrom entre ciertos grupos de investigación, la Materia Oscura todavía cuenta con el respaldo mayoritario de la comunidad científica.

El Modelo Estandar, con su mezcla de átomos, Materia Oscura y Energía Oscura, es la última de una larga serie de grandes ideas fruto de la observación y el escepticismo científico. Cada una de las civilizaciones que han existido, desarrolló su propio modelo cosmológico que, cada pocas décadas o siglos, ha sido reemplazado por otro más completo y mejor.

Queda por ver si pertenecemos a una generación privilegiada que descubrirá el modelo adecuado. ¿Seguirán los futuros modelos cosmológicos contemplando la Materia Oscura y la Energía Oscura como parte fundamental del Universo? El tiempo lo dirá.

Maravilloso, tremendamente fascinante y ligeramente inquietante. Inquietante sólo ligeramente porque me temo que la mayoría de nosotros, (ni nuestros hijos, ni nuestros nietos) no estaremos aquí cuando se desvelen estos misterios, así que de nada vale preocuparse. Mejor seguir trabajando sobre ello por el mero placer que representa adquirir conocimiento con la lejana esperanza de que algún día nuestros descendientes terminen por desvelarlos.