¿Podría haberse detectado por fin la enigmática materia oscura?

Un experimento que se ha llevado a cabo en la Estación Espacial Internacional, el Alpha Magnetic Spectrometer (AMS-02) instalado en la Estación Espacial en mayo de 2011 y que ha tenido un coste total de 2 mil millones de dólares, puede haber detectado por primera vez las huellas de materia oscura.

¿Qué es la materia oscura?

La materia oscura, que es uno de los principales misterios que la física moderna intenta resolver, compone el 26’8% de la masa del Universo y constituye los andamios de las galaxias, es decir, sin materia oscura las galaxias se desintegrarían. Como recordatorio cabe destacar que el restante 73’2% de la masa del Universo está compuesta en un 68’3% por la energía oscura, que es una misteriosa fuerza antigravitatoria que está acelerando la expansión del Universo, y que solamente el 4’9% del Universo está constituida por la materia ordinaria que vemos a nuestro alrededor. Resulta un poco bochornoso afirmar que sólo conocemos el 4’9% de todo el Universo, y que lo que no vemos se trata del 95’1% restante; o lo que es lo mismo, se desconoce el 95’1% de la composición del Universo, lo que nos indica que nos encontramos ante un completo desconocido todavía.

Volviendo al tema central, el estudio, que se publicó el pasado 3 de abril, ha demostrado que hay más antimateria de lo que se pensaba cerca de la Tierra. Aunque experimentos anteriores habían notado un exceso de positrones (anti-electrones) en torno a la Tierra, AMS es el primero en verificar este fenómeno con una medición precisa.

“Este experimento es el primero en investigar con detalle la naturaleza de este exceso. Hemos observado muchos nuevos fenómenos, y pronto el origen del mismo será comprendido”, dijo el investigador de AMS Samuel Ting, en un seminario del CERN.

¿Qué significa la alta presencia de antimateria?

Se cree que podría tratarse de rastros de materia oscura. Hay una hipótesis que dice que la materia oscura podría estar compuesta de algo llamado WIMP (weakly interacting massive particles, o partículas masivas que interactúan débilmente). Cuando dos WIMPs chocan, se destruyen, y dejan como resultado un electrón y un positrón. La masa de estas partículas dependerá del tamaño y la energía de los WIMP que los crearon. Observar positrones en cierto rango de energía podría entonces ser una consecuencia de estos choques de materia oscura. El problema, por supuesto, es que los positrones también pueden proceder de otras fuentes, como los púlsares, que los expulsarían en todas direcciones debido a su rápida rotación. Así, mientras más tiempo opere AMS, mejores serán sus estadísticas y los datos que pueda entregar a los científicos.

Un poco de historia sobre la materia oscura

Todo empezó en la década de 1930, cuando el inconformista astrónomo suizo Fritz Zwicky, de Cal Tech, vio que las galaxias del cúmulo Coma no se movían de acuerdo con la gravedad de Newton. Observó que estas galaxias se movían tan rápido que, según las leyes del movimiento de Newton, debían separarse y disolver el cúmulo. Pensó que la única manera de que el cúmulo Coma pudiera mantenerse junto y no separarse era que tuviera cientos de veces más materia de la que podía verse a través del telescopio. Aquella fue la primera indicación en la historia de que algo funcionaba mal en lo relativo a la distribución de materia en el universo. Lamentablemente, por varias razones, los astrónomos rechazaron o ignoraron universalmente el trabajo pionero de Zwicky.

En 1962, el curioso problema del movimiento galáctico fue redescubierto por la astrónoma Vera Rubin. Estudió la rotación de la galaxia de la Vía Láctea y encontró el mismo problema: observó que la Vía Láctea rotaba tan deprisa que tendría que desintegrarse. Para que la galaxia no se desintegrara, tenía que tener una masa 10 veces superior a lo que solían pensar los científicos. Aparentemente, ¡había desaparecido el 90% de la masa de la Vía Láctea! No fue hasta el año 1978 cuando las numerosas observaciones empezaron a ser tan evidentes que impedían ignorar la existencia de esa materia invisible. En ese año, Rubin y sus colegas habían examinado once galaxias espirales; todas ellas rotaban demasiado rápido para mantenerse unidas según las leyes de Newton. Aquel mismo año, el radioastrónomo Albert Bosma publicó el análisis más completo hasta ahora de las docenas de galaxias espirales; casi todas ellas mostraban la misma conducta anómala. Esto pareció convencer finalmente a la comunidad astronómica de que realmente existía la materia oscura.

Desde aquel entonces, se han desarrollado medios más sofisticados para medir la presencia de esta materia invisible. Uno de los más impresionantes es medir la distorsión de la luz de la estrella cuando viaja a través de la materia invisible. Así, mediante el análisis por ordenador de fotografías del telescopio espacial Hubble, los científicos pudieron construir mapas de la distribución de la materia oscura en todo el universo.

Esta imagen muestra que la materia oscura está distribuida como una red de gigantescas regiones densas (blancas) y vacías (oscuras). Crédito: Van Waerbeke, Heymans, CFHTLens.

De esta manera, se ha desatado una lucha feroz para descubrir de qué está hecha la materia oscura. ¿Puede que esta lucha esté llegando a su fin? ¿Es posible que al fin se haya cazado a la esquiva materia oscura? Sólo el tiempo lo dirá y puede que estemos más cerca ahora que nunca de encontrar la ansiada respuesta.

Fuentes: FayerWayer, Time, “Universos paralelos” de Michio Kaku