Materia y energía oscura: el último apaga la luz
Por
por Néstor Espinoza*
“Y…¿qué es eso de la materia y energía oscura?”. La audiencia me mira con ojos ansiosos. Yo sé la respuesta que esperan: una explicación pomposa, tan pomposa como el nombre que le han puesto a estos dos fenómenos de la astrofísica que a tantos les ha dado dolores de cabeza. Luego de pensar un rato, siempre miro a quien hizo la pregunta, le sonrío y le digo: “la verdad… no tenemos idea”.
Las audiencias que hacen esta pregunta van desde amigos cercanos hasta público en charlas. Independiente de quien esté escuchando, siempre se ríen con la respuesta. Aún así, mi respuesta funciona a modo de introducción y es una suerte de “mentira blanca”, porque la realidad es que hay muchas ideas actualmente: el problema es que no hemos podido encontrar alguna con sentido físico que explique los fenómenos que mencioné.
La materia oscura, como su nombre sugiere, es materia que al parecer no interactúa con la luz, a diferencia de cualquier forma de materia que podamos imaginar (lo cual ya es bastante extraño). Como no la podemos “ver”, la manera en que se descubrió este fenómeno fue observando objetos que, según nuestros cálculos, deberían moverse de manera muy distinta si sólo interactuara la materia que observamos por los telescopios. Al parecer, un gran porcentaje de la masa del Universo estaría también compuesta por esta materia oscura (20% de la materia total), de la cual muy poco sabemos.
Por otro lado, la energía oscura nace del hecho de que el Universo se está expandiendo… aceleradamente. Es decir, es como si alguien estuviera “manipulando” el espacio-tiempo, haciendo que este cada vez se “alargue más y más”. Esto quiere decir que hay una cierta energía que es la que hace que esto sea posible y a esta le llamamos, justamente, energía oscura. Lo peor o mejor de todo, dependiendo del punto de vista es que, aparentemente, esta energía corresponde aproximadamente a un 76% de la materia del Universo. Eso nos deja únicamente con un 4% de materia de la que tenemos alguna idea… lo que no deja de ser emocionante.
Estos fenómenos han sido, sin duda, grandes unificadores de la física de partículas con la astrofísica. Hasta hace algunos años atrás, estas dos ramas trabajaban un poco más separadas, pero hoy están codo a codo intentando darle alguna explicación plausible a estos fenómenos. De hecho, han existido periodos en los cuales alguna de las áreas sale con alguna nueva idea, y la otra la refuta por “no tener sentido”. Actualmente, los físicos del CERN intentan encontrar alguna partícula (o puñados de partículas) que puedan cumplir las expectativas de la materia oscura, entre otras grandes preguntas de la física. Por otro lado, muchos astrofísicos han intentado probar teorías alternativas para explicar la materia y energía oscura: desde modificaciones a la teoría General de la Relatividad de Einstein, hasta teorías que buscan modificar la física newtoniana para objetos muy masivos (la llamada MOND, por sus siglas en inglés: Modified Newtonian Dynamics).
La mala noticia respecto a los intentos anteriores es que, hasta ahora, ninguna ha podido explicar mucho. La razón principal es que estas teorías aún están intentando recuperar cosas que “ya sabemos”. Estos son usualmente llamados “tests clásicos”: la idea de una nueva teoría residen en que ella debe recuperar casos en los cuales sabemos los resultados y, a la vez, explicar fenómenos nuevos. En general, en física uno se siente más a gusto con dos requisitos para una teoría: (1) que sea simple de formular y entender (que tenga sentido físico) y (2) que pueda explicar fenómenos explicados por teorías anteriores. Al parecer, la mayoría de las teorías está truncada en el punto (2).
A pesar de lo anterior, esta parte de la astrofísica es una de las grandes ramas activas hoy en día. Es una pelea constante entre la búsqueda de la simplicidad y la intuición física. Todo esto porque tenemos experiencias anteriores de que esta búsqueda debiese, eventualmente, llegar a algún resultado. Por ejemplo, cuando se descubrió que el semi-eje mayor de la órbita de Mercurio precesaba, se pensó inicialmente que era debido a una perturbación por otro planeta que no conocíamos. Aún así, hoy sabemos que la Teoría General de la Relatividad de Einstein explica el fenómeno casi a la perfección.
Y así es el hecho de que, por todo lo anterior, y aunque no lo creas, en física todavía no lo sabemos todo (con suerte menos del 4% del Universo). Aún así, esto no es razón para decepcionarse: con esto en mente, ¿pueden imaginarse los avances que podríamos tener en las próximas décadas? ¡Yo no!
*Néstor Espinoza – Astrónomo (PUC), Candidato a Doctor en Astrofísica (PUC) e Investigador del Instituto Milenio de Astrofísica (MAS) – @nespinozap