La materia oscura y la energía oscura

Después de una larga búsqueda, el bosón de Higgs ha sido finalmente descubierto en los detectores del LHC del CERN. El modelo estándar de física de partículas está ahora completo, con todos sus componentes ya observados empíricamente.

Si además consideramos el conocimiento adquirido sobre la gravedad gracias a la relatividad general, o sobre la manera en la que las partículas interactúan, determinada por la teoría cuántica de campos, podríamos llegar a la errada conclusión de que hemos conseguido un gran nivel de conocimiento del mundo que nos rodea. Pero no es cierto. Todavía quedan muchos misterios por descifrar, y dentro de los más enigmáticos están la materia y la energía oscuras.

En 1933 el astrofísico suizo Fritz Zwicky  observaba un cúmulo de galaxias que interactuaban gravitacionalmente entre sí. Estimando la masa del cúmulo por medio del movimiento de las que estaban más cerca de los bordes, y contrastándola con la que se podía estimar por el brillo del grupo, llegó a la conclusión de que la masa tenía que ser 400 veces mayor de la que podía verse. La velocidad de los movimientos de las galaxias no se correspondía con la su masa aparente.

Posteriormente se han obtenido otras evidencias de la existencia de la materia oscura, como la observación de lentes gravitacionales producidas alrededor de cúmulos de materia oscura que envuelven a las galaxias. Estas lentes son el resultado del paso de la luz por el espacio curvado alrededor de una gran masa. La siguiente imagen es la representación de una lente gravitacional producida por un agujero negro pasando por delante de una galaxia.

La explicación más aceptada de la materia oscura, es que está compuesta por partículas pesadas que interactúan exclusivamente por medio de la gravedad, y que no emiten ni reflejan luz. Para hacernos una idea, es como si viésemos un árbol de Navidad cuya maceta está sobre una plataforma que gira a gran velocidad, en una habitación oscura y con las guirnaldas encendidas. Vemos solo las luces, no el árbol. Y las luces giran incomprensiblemente a una velocidad tal, que no se corresponde con su masa. Deberían de salir despedidas.

La materia ordinaria se corresponde solo con el 4% de la masa-energía del universo. La materia oscura se estima que es el 23%. ¿Y qué es entonces el otro 73%? Energía oscura.

Este es otro de los grandes enigmas a los que se enfrentan los científicos.

Imaginaros que lanzáis una manzana al cielo, y abrís la mano esperando que caiga. Pero no cae. En lugar de eso, se acelera cada vez más y sale despedida hacia el espacio exterior. La misma cara con la que os quedaríais es con la que se quedaron en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, cuando al realizar observaciones de supernovas lejanas descubrieron que el universo en vez de desacelerar su expansión, estaba acelerándose. Y eso no ocurre sin la existencia de algún tipo de energía que empuje a la materia separándola entre sí. Hace 4.000 millones de años el efecto de la energía oscura superó el de la gravedad y consecuentemente el universo empezó a expandirse aceleradamente. En algunos modelos extremos, en un futuro muy lejano, esta energía podría incluso llegar a vencer las fuerzas de atracción nuclear terminando con el universo en el llamado Gran Desgarro (Big Rip). Pero esto es solo teoría. Aun queda mucho trabajo por delante.

Referencias:

http://en.wikipedia.org/wiki/Gravitational_lensing

http://en.wikipedia.org/wiki/Dark_matter

http://scienceblogs.com/startswithabang/2012/07/06/now-that-weve-got-the-higgs-whats-next/

http://en.wikipedia.org/wiki/Dark_energy