Ciencia de papel

Cuando miramos al cielo en una noche estrellada, nos maravillamos con los colores y formas que dibujan las estrellas. Cuando los científicos miran al cielo no se sorprenden por lo que ven, sino por lo que no ven. Más de 400 expertos se reúnen en París esta semana para discutir sobre "El Universo Invisible", una conferencia en la que términos como "energía oscura" o "universos paralelos" no son parte de la ciencia ficción, sino de la investigación física más actual.

En el colegio todos hemos visto alguna vez que con la teoría de la gravitación de Newton y sabiendo lo que tarda la Tiera en completar una órbita alrededor del sol (un año) es posible determinar la masa del sol. Los astrofísicos aplican habitualmente estas leyes sencillas para conocer las masas de los cuerpos que estudian. Sus estimaciones funcionan muy bien en general, pero fallan cuando tratan de aplicarlo al movimiento de estrellas en galaxias espirales: la masa que estiman para las galaxias resulta ser mucho mayor (hasta 10 veces más) que la masa que se deduce a partir de la luminosidad de las galaxias. Si la masa de las galaxias se contase por su número de estrellas (su luminosidad) entonces faltarían muchísimas estrellas. ¿Donde está la masa que falta para explicar las órbitas de las estrellas en esas galaxias? La explicación más aceptada, aunque no es unánime, apunta a que las galaxias están principalmente compuestas de una sustancia que no se puede ver y que se conoce como "materia oscura".

Aunque la materia oscura no emite luz, su existencia se infiere de sus efectos gravitatorios: movimientos de estrellas en galaxias, velocidades de galaxias dentro de cúmulos de galaxias, efectos de lente gravitatoria, ... Evidentemente, postular la existencia de una sustancia así debe venir refrendado por argumentos sólidos y variados, no por la imaginación de los investigadores. Argumentos a favor y en contra de esta idea serán discutidos en París esta semana.

La materia oscura, sin embargo, es solo la punta del iceberg. Desde finales de los años 90 sabemos que la expansión del Universo en lugar de frenarse se acelera. Un fenómeno así sólo puede entenderse admitiendo que en el Universo existe alguna sustancia con propiedades gravitatorias repulsivas (antigravedad). No sólo eso, dicha sustancia, conocida como "energía oscura", representaría cerca del 70% de toda la energía del Universo. Teniendo en cuenta que la materia oscura representa alrededor de un 26% del total, sólo nos queda un 4% de materia ordinaria. Es decir, las sustancias de las que estamos hechos nosotros, la Tierra y las estrellas sólo representan un 4% del total de la masa del Universo. Y de ese 4% tan sólo algo menos de un 1% está condensado en estrellas como las que vemos brillar en el cielo por la noche.

El Universo en el que vivimos, por lo tanto, tiene mucho de invisible. O, al menos, esa es la imagen generalmente aceptada hoy en día por la comunidad científica. No obstante, existen explicaciones alternativas tanto a la idea de energía oscura como a la de materia oscura. ¿Es válida la teoría de Newton a escalas galácticas? Existen teorías alternativas a la de Newton que permiten explicar con gran elegancia algunos (no todos) de los fenómenos generalmente asociados a la materia oscura. Con la energía oscura se puede argumentar de manera similar: ¿es válida la teoría de la gravitación de Einstein a escalas cosmológicas? El debate entre los defensores de la materia oscura y los interesados en la gravedad modificada siempre ha sido y promete ser muy interesante.

Aunque no descarto que puedan existir sustancias no observadas todavía en laboratorio y con efectos notables a escalas astrofísicas y cosmológicas, siempre he sentido interés por las particularidades de las teorías de gravedad alternativas. Aunque las que he estudiado no han resultado ser muy exitosas, nunca se sabe: hay que aprender de los errores. Espero aprender cosas nuevas estos días en París y poder compartir mis impresiones con vosotros en este blog. ¡Hasta pronto!

Publicado el 29 de junio de 2009 a las 00:00.