En ciencia, el brillante ejemplo de los agujeros negros – Liberación

Si hay algo en lo que los físicos están de acuerdo es en que falta materia. La astrónoma estadounidense Vera Rubin demostró esto en la década de 1970 cuando observó la rotación de las galaxias: midió que las estrellas ubicadas en la periferia giran alrededor del centro galáctico más rápido de lo esperado, sin embargo, sin ser expulsadas al espacio por la fuerza centrífuga. Esta es una señal de que estas estrellas están atrapadas, atrapadas en la galaxia por la gravedad. Pero no la que ejercen las estrellas: no son lo suficientemente numerosas como para generar tanta atracción. Hay, por tanto, inevitablemente, otro “asunto” además de lo que vemos. Materia seis veces más presente (en términos de masa) que la materia ordinaria de estrellas, planetas y nebulosas de gas. Una materia que ni emite ni absorbe luz, por lo tanto imposible de ver, pero que ejerce una fuerza gravitatoria y permite la cohesión de las galaxias. Se le ha llamado materia oscura, a falta de una palabra mejor.

¿De qué está hecho y, sobre todo, cómo lo sabes? La búsqueda de la materia oscura es uno de los temas más amplios de la astrofísica, ya que implica poner de relieve una entidad cuya naturaleza desconocemos. Tienes que ser capaz de detectar algo de lo que no sabes nada. Una de las primeras ideas de los físicos fue inventar «cobardes», un nuevo tipo de partícula que difícilmente interactuaría con la materia ordinaria (protones, neutrones, electrones) excepto a través de la gravitación. Imaginamos, diseñamos, financiamos y construimos máquinas para detectar las raras colisiones que ocurrirían entre un cobarde y un átomo ordinario. Nada concluyente salió de esto. Pero no importa. Si aún no sabemos qué es la materia oscura al final de un experimento fallido, al menos sabemos qué no es. Los fracasos hacen avanzar la misión.

Siempre más oportunidades

Paralelamente, la búsqueda de materia oscura continuó en el lado de la materia gris. Los teóricos han producido cada vez más hipótesis. Podría haber partículas llamadas axiones, con propiedades distintas a los débiles, o incluso otras partículas que serían ultraligeras (una pulgada de la masa de un electrón)… A menos que sea al revés: ¿y si la materia oscura estuviera compuesta de masa, ¿Estrellas invisibles para nuestros ojos porque no emiten ni reflejan luz? Podrían ser simples agujeros negros, enanas marrones (cuerpos muertos de estrellas) y planetas errantes cuyo número en el universo se habría subestimado enormemente.

Para cada uno de estos caminos, es necesario construir experimentos, crear nuevos instrumentos capaces de confirmarlo. A veces buscamos evidencia directa de la existencia de una nueva partícula, como en los detectores de colisión. Y otras veces trabajábamos en evidencia indirecta, como los efectos de la materia oscura en las observaciones astronómicas. Uno de estos efectos es la “lente gravitatoria”: ciertas luces de las galaxias nos llegan distorsionadas, estiradas por la atracción gravitatoria de una nube de materia invisible que se encontraba en su camino. La búsqueda de nuevas teorías ha convivido durante décadas con el diseño de instrumentos para ponerlas a prueba, y el campo de posibilidades no hace más que expandirse sin que podamos encontrar el principio de una solución.

“Sabemos tan poco sobre nuestro universo”

En esta cacería de fantasmas, los físicos tampoco excluyen que la materia oscura no exista. En lugar de perseguirlo sin descanso en lo infinitamente grande o lo infinitamente pequeño, tal vez deberíamos buscarlo en… nuestros errores de cálculo. La teoría de Mond propone así una ligera modificación de la segunda ley de Newton, que resolvería el problema de la rotación demasiado rápida de las galaxias. Estudios recientes también han encontrado anomalías en la velocidad de las estrellas y sugieren que la complejidad total de las leyes de la gravedad puede haber sido malinterpretada.

«No sé si existe la materia oscura, o si necesitamos cambiar la definición de gravedad, o lo que sea. Sabemos muy poco sobre nuestro universo. Pero es divertido». dijo Vera Rubín. Ya había entendido que lo más importante, en la escala de la vida de un investigador, no es quitarse la incertidumbre, sino disfrutar de hacer avanzar la búsqueda del tesoro.

ENS Night 5 tiene lugar el viernes 9 de septiembre de 2022 con conferencias y mesas redondas para descubrir, comprender y domar la incertidumbre.