?C¨®mo se sabe que existe la materia oscura si no puede detectarse?

Sabemos que existe la materia oscura porque, aunque no interacciona con la luz ¡ªde ah¨ª su nombre¡ª, s¨ª interacciona con la materia normal y tiene un efecto gravitatorio en ella. Llamamos materia normal, o luminosa, a todo lo que comprendemos a nivel te¨®rico y que s¨ª podemos observar: de ella est¨¢n constituidos los planetas, las estrellas, incluso el gas interestelar y tambi¨¦n nosotras y nosotros. Esta s¨ª la conocemos muy bien, sabemos que est¨¢ formada por part¨ªculas que explicamos con el modelo est¨¢ndar de f¨ªsica de part¨ªculas.

Uno de los efectos de esa interacci¨®n gravitatoria es que la materia oscura puede cambiar la trayectoria de objetos constituidos por materia normal. Tenemos diferentes evidencias de ello y todas esas evidencias nos indican que la materia oscura representa alrededor de un 85% de la materia del universo. Estas pruebas las tenemos a distintas escalas. Por ejemplo, a escalas gal¨¢cticas; tambi¨¦n a escala de c¨²mulos de galaxias, que son estructuras mucho mayores porque los c¨²mulos est¨¢n constituidos por decenas o centenares de galaxias; y a escalas cosmol¨®gicas, que son todav¨ªa mucho mayores.

La primera evidencia importante es de 1977, cuando la astr¨®noma estadounidense Vera Cooper Rubin midi¨® la velocidad con la que las estrellas giraban en un grupo de galaxias espirales. Aplicando las leyes de la gravitaci¨®n, lo que se espera es que la velocidad de las estrellas cada vez m¨¢s alejadas del centro disminuya, ya que en el centro de la galaxia est¨¢ la mayor parte de la materia normal. Pero lo que vio Vera Cooper Rubin es que, muy lejos de ese centro, la velocidad segu¨ªa siendo constante. La ¨²nica explicaci¨®n para aquello es que ten¨ªa que haber otra materia que no ve¨ªamos, y con una masa nueve veces mayor que la de la materia que s¨ª ve¨ªamos. Fue la primera evidencia que comprob¨® irrefutablemente la existencia de la materia oscura. Y en comprobaciones posteriores se han obtenido los mismos resultados. Este es un ejemplo de evidencia gal¨¢ctica, la escala m¨¢s peque?a.

Las evidencias en c¨²mulos de galaxias se centran en la medida de materia a trav¨¦s del efecto de lente gravitacional. Este efecto se basa en que, seg¨²n la teor¨ªa de la relatividad de Einstein, cuando los fotones ¡ªlas part¨ªculas que forman la luz¡ª pasan cerca de un objeto con masa, su trayectoria se curva. Entonces, si tenemos una fuente de luz que miramos con un telescopio y, entre la fuente y el telescopio, hay un objeto masivo, puedes estimar la masa de ese objeto midiendo cu¨¢nto se ha curvado la luz. As¨ª se calcula la materia en los c¨²mulos de galaxias. Y lo que se ha visto con este tipo de medidas es que solo el 20% de la materia es luminosa; el resto no emite luz, as¨ª que se piensa que tiene que ser materia oscura.

Tambi¨¦n hay evidencias a escalas todav¨ªa mayores, obtenidas a partir del fondo c¨®smico de microondas. Esta radiaci¨®n se origin¨® cuando el universo ten¨ªa 400.000 a?os ¡ªahora tiene 13.800 millones de a?os¡ª y podemos medirla hoy. Al estudiarla, obtenemos informaci¨®n del momento del universo en el que se empezaron a formar estructuras, justo cuando los fotones comenzaron a viajar libremente y cuando se origin¨® la radiaci¨®n del fondo c¨®smico de microondas. Cuando se mide esa radiaci¨®n, sus caracter¨ªsticas solo se explican correctamente si aceptamos que existe m¨¢s de un 80% de materia oscura en el universo.

Es decir, todas estas evidencias a distintas escalas y con m¨¦todos distintos predicen la materia oscura y adem¨¢s predicen la misma cantidad. Por eso estamos tan seguros de que la materia oscura existe, aunque por ahora no sepamos qu¨¦ es.

Marina Cerme?o Gavil¨¢n es doctora en F¨ªsica Te¨®rica, investiga la materia oscura en el Instituto de F¨ªsica Te¨®rica de Madrid (UAM-CSIC).

Pregunta enviada v¨ªa email por Mariana P¨¦rez P¨¢saro.

Coordinaci¨®n y redacci¨®n: Victoria Toro.

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