Materia oscura, el misterio continua

No ha llovido demasiado desde que revisamos el misterio de la materia oscura. Hoy vía menéame leo sobre un descubrimiento relacionado con el tema explicado en un pobre artículo en la sección de ciencia de El Mundo. Tras visitar la fuente original podemos reafirmarnos en dos opiniones: continuamos sin saber demasiado acerca de la materia oscura y la estima que nos merece el periodísmo científico presente en los medios generalistas no ha aumentado.

En el trabajo se ha estudiado el choque de dos cúmulos de galaxias, en la región conocida como Abell 520. Estos cúmulos están formados por tres componentes: galaxias individuales, constituidas por billones de estrellas, gas caliente entre las galaxias y la elusiva materia oscura. Observando los rayos X han detectado la radiación producida por el gas extraordinariamente caliente, presente en el choque, y utilizando un telescopio óptico han sido capaces de ver las galaxias y la materia oscura.

Obviamente, tal y como su nombre indica, la materia oscura no se puede ver, ¿cómo es posible pues que la hayan detectado con un telescopio óptico si es, como su su propio nombre indica, completamente oscura? Ya vimos en la entrada anterior que se podía detectar por los efectos gravitatorios que esta materia tiene sobre otros objetos astronómicos visibles. En este caso lo que se ha medido para poder cartografiar esta misteriosa materia es la desviación de la luz proveniente de objetos situados tras el cúmulo galáctico estudiado. Este efecto fue predicho por Einstein y se conoce como lente gravitatoria. Según la relatividad general, incluso la luz se ve atraída por los objetos masivos y, por tanto, un rayo de luz que pase junto a un buen pedazo de materia oscura debe ser desviado produciendo la ilusión de que las estrellas tras de si no están donde deberían. Este efecto fue, de hecho, el utilizado en una de las primeras comprobaciones de la relatividad general llevada a cabo por Arthur Eddington y, dicho sea de paso, esta es también la razón de que los agujeros negros sean negros.

¿Y qué es lo que se ha observado con este arsenal de equipos y teorías? Lo que se ha visto es la distribución de las galaxias, el gas y la materia oscura. Se esperaba que las galaxias y la materia oscura estuviesen estrechamente asociadas debido a la atracción gravitatoria de ambas. Pero no ha sido así, se ha encontrado un núcleo de materia oscura junto al gas caliente pero completamente desprovisto de galaxias, además de otra región con bastantes galaxias pero sin materia oscura alguna. Al parecer la materia oscura y las galaxias han sido separadas en este titánico choque entre cúmulos galácticos.

¿Cómo es posible que la gravedad no haya mantenido unidas a las galaxias a la materia oscura? No se sabe, pero como algo hay que proponer como hipótesis se postula que las galaxias puedan haber sido alejadas por la propia gravedad. Esto, al parecer, es contrario a lo que muestran las simulaciones. Otra idea que se propone es que se haya observado el efecto de una interación desconocida entre las partículas que forman la materia oscura. Esta última hipótesis traducida a un lenguaje más mundado podría reescribirse como: lo que hemos visto se debe a una interacción desconocida entre unas partículas desconocidas que forman una materia que no podemos ver, lo cual es tanto como concluir el trabajo con un humilde: no tenemos ni idea, pero nos diverte observar el cosmos.

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El lado oscuro de la materia y la energía

Es un hecho conocido que "La Fuerza" tiene dos lados, el luminoso y el oscuro, explotados respectivamente por los Jedi y los Sith en su interminable lucha galáctica. Lo que puede que no se haya publicitado suficientemente es que la materia y la energía también tienen un lado oscuro. Son en este caso los cosmólogos quienes lo cultivan, en su eterna batalla por el conocimiento. Llama la atención que estos señores tan serios, estos investigadores de edad provecta y luenga barba se pasen el día hablando sobre estos asuntos, a priori podría pensarse que sólo los fans de "La guerra de las galaxias" deberían dedicarse a discutir tales sutilezas. ¿Pero qué son realmente la materia oscura y la energía oscura?

La materia oscura más que oscura es invisible, nadie ha conseguido detectarla y por lo tanto lo que se sabe sobre ella es bastante limitado. Es posible que después de leer la última frase algún lector se haya alterado pensando: acepto que Stephen Hawking sea un maestro Jedi, pero ¿cómo es posible que la ciencia hable de algo que no se puede ver? Que no cunda el pánico, no se puede observar directamente, pero sí son observables sus efectos en otros cuerpos astronómicos perfectamente visibles. Si se estudia el movimiento de las estrellas en las galaxias se concluye que falta masa. Imaginemos que el Sol fuese invisible, completamente indetectable. En este caso veríamos a los planetas del Sistema Solar dar vueltas alrededor de nada y aplicando la ley de la gravitación universal a ese movimiento observado podríamos deducir con exactitud la masa de ese Sol invisible. De un modo equivalente se ha encontrado la materia oscura.

Muy bien, asumanos que se ve a las estrellas y a las galaxias girar alrededor de algo que no podemos ver, pero ¿qué es? La teoría más clara se la debemos a Futurama, según los guionistas de esta serie de televisión la materia oscura son las deposiciones de Mordisquitos. Pero esto no ha calado en la ciencia oficial. En realidad nadie tiene la más remota idea de qué es la materia oscura y cuando algo no se sabe el sueño de la razón engendra hipótesis. Entre otras se habla de axiones, neutrinos estériles y neutralinos. Aunque a mí la que más me ha gustado es la de los MACHOs, y no, no me he equivocado al escribirlo. Con ese nombre podríamos imaginar que los responsables de la materia oscura son unos marcianos hiper-hormonados dedicados a la persecución de marcianas en los centros comerciales galácticos, pero no, los MACHOs son los mundanos "Massive compact halo objects".

Al parecer sólo un 4% del universo está compuesto por materia y energía ordinarias, la materia oscura da cuenta de un 22% y el 74% restante es energía oscura. Bueno, si le ha parecido que sobre la materia oscura sabemos poco, espérese a ver lo que sabe sobre el otro 74% del universo. En realidad la energía oscura no es más oscura que otras energías, yo al menos todavía no he visto la gravedad, ni la energía nuclear ya sea fuerte o débil. La única energía que se ve es la responsable de la electricidad y el magnetismo, esta energía denominada, en un alarde de inventiva, electromagnética está transmitida por fotones. Estos fotones son tan bien conocidos vulgarmente como luz, otro día explicaré la relación exacta entre la luz, la factura eléctrica y los imanes de las neveras, pero ahora estamos con la energía oscura. Eso sí, aunque la gravedad sea invisible, me la tomo muy en serio, no la veo pero la siento, y no pienso abrir la ventana y emular a Superman.

La idea que se tenía sobre el universo es que se creó en una gran explosión (Big Bang) y que se infla como un globo. Se pensaba que a medida que fuese pasando el tiempo la gravedad iría atrayendo los fragmentos de esa explosión y haciendo que el globo cada vez se hinchase más lentamente. Pero no es así, en 1998 se hizo una observación sorprendente el universo no sólo no crece cada vez más lentamente sino que cada día que pasa la expansión es más rápida. Es decir, el globo cada vez se hincha más rápido. Esto es lo que se ha visto, pero ¿qué presión está hinchando el globo? La gravedad no puede ser la responsable dado que atrae los planetas, no los repele, entonces ¿qué? La energía oscura, por supuesto.

De nuevo, como en el caso de la materia oscura no sabemos que es. Se conocen algunas de sus propiedades, tiene una distribución homogénea en todo el universo y una densidad baja. Hay dos hipótesis que intentan explicarla: la constante cosmológica y la quintaesencia. Lo cierto es que este en un problema cosmológico abierto y si tiene usted afición por los planetas, la física y las matemáticas puede hacerse un hueco en los libros de texto resolviéndolo.

No querría dejar la impresión en el lector de que la ciencia no sabe nada. Es mucho lo que sabemos, usted lee esto gracias un ordenador que no se podría construir sin conocimientos avanzados de mecánica cuántica. Es mucho lo conocido, pero queda mucho por descubrir, no hemos terminado el viaje, seguimos navegando hacia Itaca. Por fortuna no creo que nunca dejemos de aprender cosas nuevas y sorprendentes. Tenemos la suerte de poder deleitarnos con lo ya visto en una aventura colectiva que dura ya más de 2000 años y, a la vez, poder soñar con lo que todavía nos queda por aprender.

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Universo y máquinas del tiempo

Las máquinas del tiempo pueden parecer a estas alturas un recurso demasiado manido en el mundo de la ciencia ficción, pero que manejado con inteligencia nos pueden seguir brindando grandes momentos. Todos hemos fantaseado con la idea de disfrutar de una, aunque sólo fuese por un par de días, y a renglón seguido nos hemos tenido que recordar que dichos artilugios no existen más que en las novelas y las películas. Pero nos equivocábamos, la ciencia ha demostrado de forma incontrovertible que las máquinas del tiempo no sólo existen sino que son baratas y están a disposición de cualquiera.

A estas alturas usted debe pensar que le tomo el pelo, no es así. Lo que sí reconozco es que estas máquinas baratas aunque permiten el viaje tienen algunas limitaciones serias, como por ejemplo sólo viajar hacia el pasado. Pero basta de demoras, para realizar el viaje espere a que sea de noche, se puede hacer de día, pero resulta mucho más limitado. Si puede aléjese de la contaminación lumínica de la ciudad y utilizando sus máquinas del tiempo integradas de serie, quiero decir sus ojos, mire al cielo. Tal vez piense que no está ya viajando en el tiempo, pero se equivoca. La luz de las estrellas que está viendo es antigua, muy antigua. De hecho muchos de los objetos que se observan seguramente hace mucho que ya no existen, usted está viendo el pasado.

Todo se basa en una propiedad fundamental de la naturaleza, la luz no es instantánea, sino que viaja a 299792 km por segundo. Esta velocidad puede parecer grande, tan sólo necesita 1,3 segundos para llegar desde la Luna a la Tierra, pero el universo es inhumanamente mayor. Si intentásemos entablar una conferencia con un astronauta situado en la superficie de la Luna nos sucedería algo similar a lo que ocurre cuando entablamos una conversación telefónica intercontinental, las palabras tardan en llegar. Lo que nos diga el astronauta no puede alcanzar nuestros oidos antes de 1,3 segundos, lo cual no es mucho, pero la Luna está ridículamente cerca de la Tierra.

El Sol está algo más lejos, a 150 millones de kilómetros, lo que significa que su luz tarda en llegarnos desde su superficie unos 8 minutos. En este momento el viaje en el tiempo comienza a tomar forma. El Sol que vemos en un momento dado es el Sol de hace 8 minutos. Si de repente ocurriese un cataclismo cósmico y el Sol explotase nosotros seguiríamos disfrutando ignorantes de 8 minutos de gracia, tomando en la playa de un Sol que hace 8 minutos dejó de existir.
Pero pongámonos serios, para que conformárse con viajar 8 minutos al pasado si nuestros ojos nos permiten ir mucho más allá. Saturno está a una hora y pico en el pasado y el Voyager 1, el objeto fabricado el hombre que más lejos ha llegado se encuentra a medio día de distancia. ¿Pero nos vamos a quedar en días pudiendo ir años hacia el pasado? La luz de la estrella maś cercana al Sol, Proxima Centauri, que hoy nos llega inició su viaje hace 4.2 años.

La luz que vemos hoy proveniente del centro de la Vía Lactea, nuestra galaxia, nuestro familiar Camino de Santiago, se originó hace 28000 años. En esa época en la Tierra estábamos en la edad de piedra, en el paleolítico. El cluster galáctico más cercano, visible con un telescopio de juguete, está a 60 millones de años luz, en ese tiempo eramos monos de unos 40 centímetros de alto.
Pero todo esto siguen siendo bagatelas, ¿Qué son unos meros 60 millones de años si podemos ver el principio del universo mismo? Afortunadamente no se necesita ningún equipo sofisticado para realizar la observación. Situese frente al televisor, elija un canal en el que nadie emita y fíjese en el ruido. Una parte significativa de ese ruido corresponde a lo que técnicamente se denomina radiación de fondo de microondas, lo que no es son más que los restos del bang del Big Bang que creo el universo entero. Cuando usted no consigue sintonizar ningún canal en su televisión, está obsevando los restos del destello de una explosión acaecida hace 13700 millones de años, una explosión que creo la vida, el universo y todo lo demás.

P.D. Por supuesto el autor de este blog no se hace responsable de las consecuencias que le pueda acarrear que sus familiares o amigos lo encuentren alelado mirando una televisión no sintonizada.

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