Materia oscura

Hablar de materia oscura es adentrarse en el Universo y, dentro de él, fijarnos en las galaxias. Conjuntos de estrellas, unidos gravitacionalmente, que viajan y giran conjuntamente a gran velocidad. La nuestra es la Vía Láctea. Para las galaxias existe una relación entre su masa y la luz que emiten. Por tanto, si medimos la luz que nos llega de una galaxia, podemos calcular su masa. También, se puede calcular su masa a partir de su velocidad de rotación. Hace 84 años, Vera Rubin, investigadora estadounidense, observó que la masa calculada a partir de la velocidad de rotación era mucho mayor que la obtenida a partir de la emisión de luz. La única explicación es que una parte de la masa de la galaxia no emite luz. A esa masa que no emite ni absorbe luz se le llamó materia oscura. Técnicamente se dice que carece de interacción electromagnética. Es decir, carece de carga eléctrica o tiene tan poca que no la detectamos.

Además de esta primera evidencia, existen otras, que confirman esta extraña situación. La teoría general de gravitación de Einstein (1916) demuestra que los campos gravitatorios intensos curvan la trayectoria rectilínea de la luz. La teoría se confirmó observando un eclipse total de sol (1918) en el hemisferio sur. En el caso de las galaxias, la curvatura de la luz que nos llega de detrás de ellas exige un campo gravitatorio producido por una masa mayor, que la calculada a partir de su emisión de luz. Otro cálculo de la masa tiene que ver con lo que se llama radiación de fondo del Universo. Es una radiación que se dice que «quedó fosilizada» en los inicios y que se puede medir. En principio, si toda la masa del universo es la calculada por la emisión de luz, es decir, la que vemos, esa radiación tendría una distribución uniforme. Pero no es así. Se necesita esa masa oscura para explicar la distribución asimétrica de la radiación de fondo.

Desde 1936 se intenta encontrar, teórica y experimentalmente, las propiedades de esta materia oscura. Se cree que está formada por partículas elementales diferentes a las de la masa que conocemos. Esas partículas tendrán interacciones entre ellas, aunque la interacción con nosotros no existe o será muy débil. Además, esa materia tendrá propiedades gravitacionales pero no emitirá ni absorberá luz. Desde el punto de vista experimental la investigación sigue tres caminos. Las interacciones, si existen, con la materia normal, su aniquilación dentro de las galaxias dando lugar a partículas normales, y experimentos realizados por colisión de partículas conocidas en los aceleradores. Por ejemplo en el de hadrones del CERN. Después de 84 años, las partículas elementales de la materia oscura aún siguen siendo esquivas.