El extraño enigma de la materia oscura 

Osvaldo de Melo

Una honda consiste en una cuerda con un cuerpo atado en un extremo. Por medio de ella se puede hacer girar el cuerpo en círculos y como cualquiera puede verificar (o intuir), si en un dado instante se partiera la cuerda, el cuerpo saldría despedido y dejaría de orbitar en torno al centro de giro que lo sostiene.

Algo similar ocurre con los planetas. Si un planeta gira respecto a un centro es porque existe una fuerza que lo hala hacia ese centro. Esta fue una de las principales y más importantes conclusiones cualitativas de la hasta ahora prácticamente infalible teoría de la gravitación de Newton publicada en 1687. Antes de Newton, la física aristotélica suponía que la fuerza necesaria para el giro debía estar orientada por detrás del cuerpo que giraba, empujándolo a lo largo de la órbita. Pues no, La Tierra gira alrededor del sol como resultado de una fuerza dirigida hacia él. Si esta fuerza dejara de existir, la tierra, como la honda de nuestro ejemplo, dejaría de girar y continuaría moviéndose en línea recta alejándose cada vez más del astro rey.

Este razonamiento se aplica también cuando en el movimiento de rotación intervienen muchos cuerpos. Para que este tipo de movimiento ocurra, debe existir una fuerza dirigida al centro de giro que sea capaz, por decirlo de alguna manera, de soportar la rotación. Es aquí, en este problema aparentemente tan sencillo, donde surge el enigma que da título a este trabajo.

El asunto es que para que haya fuerza gravitatoria se necesitan cuerpos que tengan la masa suficiente para generar esa fuerza. Por tanto, a cualquier rotación de cuerpos celestes, debe corresponder una masa determinada que origine la fuerza necesaria para mantener el giro. Las galaxias (que son el conjunto de muchos sistemas como el sistema solar) así como también los grandes grupos de galaxias, giran con respecto a un centro.

Cuando se analiza el movimiento de rotación de una galaxia o grupo de galaxias se puede encontrar como varía la velocidad de giro con la distancia al centro. Con ese dato se puede entonces predecir cuanta masa debe haber en la galaxia para que la rotación pueda ser sostenida.

El enigma

Los científicos han hecho esto y han comparado la masa obtenida de sus ecuaciones con la que realmente hay en la galaxia, que es la masa que se puede observar proveniente de todos los cuerpos que la componen. El problema que enseguida salta a la vista es que falta masa: la masa que se conoce que la galaxia tiene no es suficiente para explicar el movimiento de rotación de la misma.

Pero lo que convierte este problema en un misteriosísimo enigma es el hecho de que la masa que falta no es una minucia; es nada más y nada menos que el 90% de toda la que haría falta. Como esto ocurre con muchas de las galaxias, y con movimientos conjuntos de súper- grupos de galaxias, resulta entonces que nos falta por contabilizar casi el 90 % de la masa del universo. A la materia que falta, que debe tener en sí prácticamente toda la masa del universo, pero que no hemos podido detectar, es a lo que se ha llamado materia oscura.

Vamos, que si nos hicieran una auditoría universal y los auditores se guiaran por el movimiento de rotación de las galaxias, confiando a su vez en la teoría de Newton, encontrarían un terrible faltante de casi toda la masa del universo.

Menudo problema. No en balde la revista Nature en un artículo de su numero de Enero de 2010 titulado “Visión del 2020” clasifica la solución de este problema como el asunto más importante de la Astronomía actual, del cual se espera obtener soluciones durante la década que comienza.

¿Hay solución?

Para darle un toque gracioso al asunto, algunos han supuesto que una fracción de la masa faltante es debida a los así llamados MACHOs! Esto desde luego es sólo un chiste para los hispano- parlantes lectores de Orbe porque las siglas vienen del inglés “massive astrophysical compact halo object” que en español significa “objeto astrofísico masivo de halo compacto”. Se supone que son objetos que poseyendo mucha masa, no son sin embargo susceptibles de ser observados. Algunos posibles MACHOs (sin ofender a los pretendidos verdaderos machos) serían huecos negros, planetas aislados o estrellas de neutrones.

Otra posible explicación del enigma lo vincula con nuevas  clases de partículas elementales, como los así llamados WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles o en español Partículas Masivas de Interacción Débil) que están siendo buscados afanosamente. Por último, algunos científicos sostienen la no existencia de toda esa materia oscura, adjudicando la causa de las inconsistencias entre observación y teoría no a la observación sino a deficiencias de la teoría de gravitación de Newton que debería ser corregida.

En fin, el asunto está peliagudo porque muchas cosas dependen de su solución. Una de ellas es el fin último del universo. Pues el hecho de que este se siga expandiendo o en vez de eso comience a contraerse, depende en gran medida de la masa que realmente tenga. En fin, vamos a ver si se cumple la visión del trabajo de la revista Nature y pronto sepamos donde fue a parar la masa que nos falta.

Imagen de una galaxia en espiral que rota. La velocidad en los bordes de la galaxia no puede ser explicada por la masa que tiene en su interior