Cuatro preguntas para arrojar luz sobre la materia oscura

La materia oscura es esa clase de elemento que pone al ser humano en su sitio. Un sitio humilde, incierto, minúsculo. Todo comenzó cuando, hace unas décadas, los científicos descubrieron que toda la materia conocida, la que compone la Tierra y todo lo que contiene; los planetas, las estrellas y las galaxias; todos los objetos que se pueden ver en el universo usando telescopios y los mundos diminutos en los que habitan los seres microscópicos; todo lo que es visible porque está hecho de átomos, en definitiva, supone menos del 5% del universo. El resto de la realidad no existe para nuestros ojos porque está hecho de componentes totalmente desconocidos e invisibles: la materia oscura y la energía oscura. Y son oscuras porque, en pocas palabras, nadie ha logrado observarlas jamás.

Pero eso no quiere decir que no estén ahí. Nadie se sorprendería al ver una cometa volando, aunque no haya nada visible que la sostenga. Del mismo modo, los científicos piensan que la única manera de que galaxias como en la que vivimos se sostengan en el universo es que estén rodeadas de una enorme masa de materia invisible que ejerce una enorme fuerza de gravedad que sustenta a las galaxias como el viento sujeta la cometa.

Desde hace décadas, cientos de científicos en todo el mundo compiten por atrapar materia oscura. Aún no saben de qué está hecha pero, según sus cálculos, compone más del 25% del universo. Algunos creen que sus complejos detectores la habrán cazado antes de cinco años y otros, que esos experimentos están mal diseñados para hacerlo. Las buenas noticias son que entender qué es la materia oscura es mucho más fácil que atraparla.

Es la razón por la que las estrellas que giran en los extremos de una galaxia en espiral como la nuestra no salen disparadas hacia el espacio intergaláctico, a pesar de las enormes velocidades que alcanzan. Según las explicaciones actuales, una masa de materia invisible 10 veces mayor que la visible ejerce la fuerza gravitatoria suficiente para mantener esas estrellas dentro de la galaxia. Algo similar parece suceder con los grupos de galaxias que, de no ser por esa masa invisible que las atrae, se desmembrarían.

Porque no emite ni refleja luz. Ni luz visible, como la de las estrellas que vemos en el cielo por la noche, ni cualquier otro tipo de radiación, ya sean rayos X, infrarrojos, etc.

Hay dos formas. La primera es hacerlo directamente, atrapando las partículas que la componen. Esto es muy complicado porque nadie sabe de qué está hecha la materia oscura. “Muy posiblemente está hecha de partículas aún desconocidas que están ahora mismo entre nosotros, atravesándonos constantemente sin que lo advirtamos”, resume Alberto Casas, investigador del Instituto de Física Teórica (IFT), en Madrid. El problema es que, por el momento, el ser humano no ha logrado crear ni un solo instrumento capaz de detectarla con la fiabilidad necesaria.

Uno de los candidatos más fuertes a ser materia oscura son los WIMP, siglas en inglés que denominan a partículas que interactúan débilmente, pero que tienen masa, es decir, son invisibles pero ejercen fuerzas sobre otras masas. La mayoría de detectores de estas partículas se encuentran en cuevas, túneles y minas a decenas o centenares de metros bajo tierra. De esta manera se espera que la corteza de la Tierra sirva de escudo contra otras partículas menos interesantes. Por ahora no ha habido un descubrimiento al 100%, aunque sí ciertos indicios. Si los WIMP existen, dice Carlos Muñoz, director del IFT, “en un plazo de cinco a diez años se podría haber detectado o confirmado su detección”.

La otra forma de ver materia oscura es atrapar su rastro. En ocasiones, partículas de ella chocan con otras partículas de materia oscura y dejan trazos medibles. Uno de ellos es la antimateria, el reverso de la materia convencional. Cuando la materia y la antimateria se encuentran, por ejemplo un electrón y un positrón, ambos se aniquilan instantáneamente dejando un destello de luz. Después del Big Bang, había la misma cantidad de ambas, por lo que en teoría el universo tal y como lo conocemos nunca debería haber existido. Por razones desconocidas, la materia se impuso a su reverso, por lo que en la actualidad hay mucha más materia que antimateria.

De esta forma, un exceso de antimateria captado en rayos cósmicos podría ser la indicación de que hay masas de materia oscura. Esto es exactamente lo que miden instrumentos como PAMELA, el primero en levantar la liebre sobre la posible presencia de materia oscura en 2008, y el AMS, un detector de rayos cósmicos montado en la Estación Espacial Internacional y que hasta ahora ha aportado las evidencias más detalladas en este campo. Pero, a pesar de ello, los datos no bastan para clamar que por fin se ha atrapado materia oscura.

Todo es posible, aunque es extremadamente improbable. Desde que el pionero Fritz Zwicky lanzó la hipótesis de la materia oscura en 1933, muchas estrellas, galaxias y grupos de galaxias apuntan a que pegadas a ellas hay una gran masa invisible que las hace rotar como lo hacen y poder sustentarse en medio del espacio, igual que el viento sostiene a la cometa. 

Tal y como opina Casas: “En ciencia no hay nada sagrado y menos cuando aún no tenemos una prueba directa de la existencia de la materia oscura. Si no existiera, desde luego, significaría que todos estábamos muy equivocados, pero no sería la primera vez”.