La materia oscura y el cappuccino universal

La materia oscura representa la mayor cantidad de masa que conforma el universo y en este preciso instante está atravesando los átomos de nuestro frágil cuerpo humano, aunque no la veamos ni la percibamos. Sólo sabemos de su existencia porque interacciona con la materia ordinaria a través de la gravedad. Empiezan a surgir las preguntas, vamos a intentar arrojar un poco de luz a tanta oscuridad.

Todo lo que se encuentra dentro de una galaxia gira alrededor del llamado centro galáctico. Si hacemos caso a la teoría gravitacional de Newton y a nuestra capacidad de observación, la velocidad de rotación de las estrellas debería reducirse paulatinamente a medida que nos alejamos del epicentro de la galaxia. Pero lo que sucede realmente parece contradecir la teoría del genio de la manzana (y no hablamos de Steve Jobs): la velocidad de rotación no varía, y eso hizo desvariar a los astrónomos.

El cappuccino universal

Servimos un cappuccino en taza como representación de una galaxia. Un cappuccino con crema de leche bien densa, de esa con la que se pueden hacer hasta dibujitos. Espolvoreamos virutas de chocolate -nuestras estrellas- como topping, y removemos todo de forma circular con una cucharita. Si nos fijamos, veremos que el chocolate que está más cerca del centro gira más rápido que el del borde del vaso. Eso es lo que en teoría tendría que suceder con las estrellas de las galaxias, pero no pasa.

Algunos físicos empezaron a replantear la validez de la fórmula de Newton asumiendo que estaba equivocada, mientras otros empezaron a soñar despiertos para encontrar nuevas respuestas. Si la ley de la gravedad es universal, ¿qué puede afectar a la velocidad de rotación de los objetos de una galaxia?

Lo que pasa en un cappuccino cuando lo removemos es lo que debería pasar en las galaxias y sus estrellas, pero no pasa
La velocidad de rotación de las estrellas de una galaxia debería reducirse a medida que nos alejamos del centro, como al remover un cappuccino, pero no es lo que observamos.

Imaginemos ahora que en vez de en una taza al uso, un cappuccino ingente con multitud de virutas de chocolate está contenido en una gran taza de dimensiones cósmicas. Si tenemos una palo lo suficientemente largo como para removerlo todo, el chocolate del centro girará más rápido que el del borde de la marmita. La velocidad de giro disminuirá a medida que nos alejemos del centro, pero entre las que están más en el centro la variación de velocidad será tan poca que prácticamente no la diferenciaremos.

Eso es exactamente lo que muchos físicos piensan que está pasando: la existencia de un gran halo invisible alrededor de las galaxias, con una masa tan grande, que incluso influye en la rotación de los objetos. Nuestra taza universal de cappuccino, la materia oscura que no podemos ver, ejerce una influencia gravitacional en el universo que hace que los objetos de las galaxias, nuestras virutas de chocolate, giren a velocidades similares.

La hipótesis de la materia oscura ha ido ganando adeptos a medida que se observan extraños movimientos galácticos y otros fenómenos aparentemente sin explicación. De hecho, actualmente la comunidad científica cree que la materia oscura constituye el 85% de la masa del Universo. Somos más cappuccino que otra cosa.

Y esta omnipresencia ya viene de hace tiempo. La materia oscura fue lo que permitió la formación del Universo tal y como lo conocemos: después del Big Bang primero se juntaron las partículas de materia oscura, y luego ya la materia ordinaria en forma de gas que acabó formando las estrellas y galaxias.

Vale, ya hemos seguido los granos de café hasta el descubrimiento de la materia oscura, y su importancia para la formación y la influencia que ejerce en nuestro universo. Todavía no sabemos si estamos solos en el universo, ¿pero qué sabemos exactamente de nuestra cremosa materia oscura?

Un poco de luz sobre la materia oscura

El nombre de materia oscura es debido a que no podemos verla a simple vista ni con cualquier instrumento que hayamos inventado. Fritz Zwicky le puso nombre en 1933 pero su naturaleza sigue siendo un misterio. Conocemos su existencia sólo porque interacciona con la materia a través de la gravedad e influye en las velocidades orbitales de las galaxias. La crema de nuestro cappuccino es totalmente invisible, y no deshace ni varía la composición o temperatura de nuestro chocolate.

Visionando el didáctico vídeo realizado por Quantum Fracture para el Instituto de Física Teórica, podemos extraer los siguientes elementos característicos del cappuccino de la materia oscura:

  • Es neutra y oscura. No interactúa con ondas electromagnéticas, ni las absorbe ni las emite.
  • Es estable. Tiene una vida media más grande que la del universo, perdura en el tiempo y no se descompone en otros elementos.
  • Es fría. No es relativista, no se mueve a velocidades cercanas a las de la luz.

José Luis Crespo también nos recuerda que estamos constantemente atravesados por la materia oscura aunque es muy complicado detectarla, nuestros aparatos no son tan avanzados. Actualmente, los físicos utilizan la detección directa e indirecta.

  • Detección directa: observar una colisión entre una partícula de materia oscura y un átomo de un detector.
  • Detección indirecta: buscar rastros de las posibles interacciones de las partículas que conforman la materia oscura en el halo de nuestra galaxia con neutrinos, fotones y antimateria.

Se han realizado distintos experimentos para detectar la materia oscura de forma indirecta con gigantescos telescopios de neutrinos en el fondo del Mediterráneo o en el hielo de la Antártida, detectores montados en satélites o incluso telescopios de rayos gamma en la corteza terrestre.

En cualquier caso, y ya como último sorbo de nuestro cappuccino, apuntar que la materia oscura no está en la misma medida en todos los confines del Universo. Por ejemplo, la Vía Láctea, que está entre las galaxias que tienen menor materia oscura, contiene 30 veces más de materia oscura que de materia ordinaria. Lo que tampoco entendemos es que pueda existir una galaxia sin materia oscura. ¡No todo va a ser luz en este artículo! ¿Te apetece un cappuccino?

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