Ese oscuro objeto de b¨²squeda

Las magnitudes astron¨®micas nos abruman por su desmesura. El planeta Tierra, que parece inmenso desde nuestro humano punto de vista, es una min¨²scula part¨ªcula gravitando alrededor del Sol, un mill¨®n de veces m¨¢s voluminoso que nuestro planeta. Pero el propio Sol no es m¨¢s que una estrella vulgar, situada en las afueras de la galaxia, de entre los m¨¢s de 100.000 millones de estrellas que la componen. Y la galaxia entera, con sus dimensiones inasequibles a la intuici¨®n, de un mill¨®n de millones de millones de kil¨®metros de di¨¢metro, es una m¨¢s de entre la multitud de galaxias que se agrupan en c¨²mulos y estructuras complejas a todo lo largo y ancho del universo. Verdaderamente, es dificil no sentirse abrumado por la enormidad del mundo en el que nos hallamos inmersos.Pues bien, uno de los descubrimientos m¨¢s asombrosos e inesperados de las ¨²ltimas d¨¦cadas es que esa inmensidad de estrellas y galaxias no supone m¨¢s que una peque?a parte de toda la materia presente en el universo, seguramente no m¨¢s de unas pocas cent¨¦simas de toda la realmente existente. El resto, la mayor¨ªa, no se ve, y por esa raz¨®n se le ha dado el nombre de materia oscura. No se ve porque no emite luz ni intercepta con suficiente eficacia la que proviene de los cuerpos luminosos, pero act¨²a mediante su interacci¨®n gravitatoria sobre objetos celestes que s¨ª se ven.

Es, precisamente, esa presencia gravitatoria lo que puso a los cient¨ªficos sobre la pista de su existencia. Todo empez¨®, a principios de los setenta, con el estudio del movimiento de nubes de gas situadas fuera de nuestra galaxia pero sometidas a su atracci¨®n gravitatoria. Para sorpresa de todos, ese movimiento no pod¨ªa explicarse con la sola presencia de la materia gal¨¢ctica visible, con todo y ser de las dimensiones antes evocadas. M¨¢s bien parec¨ªa el efecto de una cantidad de materia casi diez veces superior extendida mucho m¨¢s all¨¢ de los l¨ªmites de su disco visible. La conclusi¨®n que se impon¨ªa era que lo que vemos no es m¨¢s que la parte brillante y conspicua, pero menor, de un objeto m¨¢s voluminoso, cuya parte principal es un gigantesco halo, invisible a nuestros instrumentos ¨®pticos pero observable por su acci¨®n sobre cuerpos visibles.

Lo que parec¨ªa inabarcable no es, finalmente, m¨¢s que una peque?a parte de algo m¨¢s inabarcable todav¨ªa. La conclusi¨®n fue adquiriendo solidez a medida que se fueron observando fen¨®menos similares en nuestra galaxia as¨ª como en otras, que resultaron ser mucho mayores de lo que sugiere la simple materia visible. La cosa empeor¨®, o mejor¨®, dependiendo del gusto de cada cual, cuando se puso de manifiesto que el movimiento relativo de las galaxias tampoco es explicable ¨²nicamente en t¨¦rminos de sus masas, incluidas las de los halos respectivos. Es necesario que exista m¨¢s materia invisible, m¨¢s materia que escapa a los m¨¦todos ordinarios de detecci¨®n, pero que est¨¢ ah¨ª, oscuramente, e indudablemente, presente.

La verdad es que estos hallazgos, que deber¨ªan haber sumido en la zozobra y la inquietud a los f¨ªsicos, no suscitaron en ellos mayor preocupaci¨®n; en realidad lo estaban deseando. En efecto, en el marco de la teor¨ªa est¨¢ndar del universo, resulta verdaderamente dif¨ªcil, y hasta poco natural, entender la densidad promedio de materia visible observada. De acuerdo con las teor¨ªas en vigor, desde luego no definitivas, en pleno desarrollo y eventualmente revisables, es m¨¢s natural un universo m¨¢s lleno. De hecho, la situaci¨®n preferida por los f¨ªsicos, por motivos te¨®ricos y hasta est¨¦ticos, es una densidad de materia con un valor especial, la llamada densidad cr¨ªtica.

La densidad promedio de materia en el universo es el par¨¢metro que determina su evoluci¨®n a largo plazo. Si es menor que la densidad cr¨ªtica, entonces no habr¨¢ fuerza, en el futuro, capaz de frenar la inercia de la expansi¨®n y el universo seguir¨¢ expandi¨¦ndose y enfri¨¢ndose indefinidamente. Si la densidad es mayor que la densidad cr¨ªtica, entonces la propia atracci¨®n gravitatoria, que tiende a concentrar la materia, ir¨¢ frenando la expansi¨®n, deteni¨¦ndola por completo para iniciar posteriormente una fase de contracci¨®n; son los casos extremos de universos abierto y cerrado. La densidad cr¨ªtica representa, pues, el valor intermedio para el que la expansi¨®n acabar¨¢ por frenarse progresivamente, sin que haya posterior contracci¨®n. Ese valor es, justamente, el que emerge de manera natural en los esquemas te¨®ricos vigentes.

?Es esa densidad grande o peque?a? En comparaci¨®n con las densidades de materia ordinarias sobre la Tierra, incluso en la m¨¢s enrarecida y tenue regi¨®n de la atm¨®sfera, se trata de una magnitud verdaderamente min¨²scula; apenas unos pocos ¨¢tomos por metro c¨²bico. Pero, teniendo en cuenta la inmensidad de las zonas vac¨ªas en el cosmos, es nada menos que unas cien veces mayor que la observable en forma de materia visible. Y como por casualidad, si a esta materia visible se le a?ade la materia oscura en las cantidades sugeridas por la observaci¨®n, la densidad total tender¨ªa a acercarse a la cr¨ªtica, coincidencia que, como puede suponerse, colma de satisfacci¨®n a los f¨ªsicos.

Se cierra as¨ª el c¨ªrculo. La observaci¨®n emp¨ªrica sugiere algo que es verdaderamente una enormidad, pero esa enormidad es lo que cuadra con las teor¨ªas avanzadas acerca de la naturaleza y la historia del universo en su conjunto. Hubiera bastado mucho menos para que el convencimiento de que esa materia oscura es real fuera adue?¨¢ndose de la mente de los cient¨ªficos, se iniciara su b¨²squeda y empezaran a imaginarse experimentos que pudieran ponerla de manifiesto.

En relaci¨®n con su posible naturaleza, lo menos extravagante ser¨ªa que se tratara sencillamente de un conjunto de cuerpos celestes ordinarios, lo suficientemente fr¨ªos como para no irradiar luz como las estrellas, y compactos de modo que no puedan ocultar la luz de cuerpos brillantes lejanos, como hacen, por ejemplo, las nubes de polvo gal¨¢ctico. Esos objetos deber¨ªan tener una masa del orden de unas d¨¦cimas de la masa del Sol o menor, de modo que no lleguen al m¨ªnimo necesario para dar lugar al nacimiento de una estrella, flotando, oscuros pero omnipresentes, en el halo de las galaxias. Su nombre, ustedes perdonen, es el de MACHO (iniciales inglesas de objetos del halo compactos y masivos).

Pero la cosa no es tan sencilla. Aun suponiendo que las galaxias tuvieran enormes halos de MACHO, hasta el extremo de multiplicar su masa visible, ello no ser¨ªa suficiente para explicar toda la materia oscura supuestamente existente. M¨¢s a¨²n, lo que falta no puede ser nada parecido a planetas o semiestrellas; no puede ser materia de la que est¨¢n hechos los cuerpos celestes ordinarios, y hasta los lectores y el autor de este art¨ªculo.

Si se acepta el esquema te¨®rico que ha permitido comprender propiedades extremadamente generales y bien contrastadas del universo, ese resto de materia oscura, que es, posiblemente, la parte mayoritaria, no puede ser nada parecido a la que se encuentra en los ¨¢tomos, componentes de la materia ordinaria. Los MACHO constituir¨ªan una especie de mayor¨ªa silenciosa en las galaxias, pero, con todo, una minor¨ªa en el conjunto del universo.

Debe tratarse de alguna clase de part¨ªculas elementales cuya interacci¨®n con la materia ordinaria sea muy d¨¦bil, de modo que su observaci¨®n sea imposible con los procedimientos usuales, permaneciendo, en consecuencia, "oscura". Se les ha llamado, ustedes perdonen de nuevo, WIMP (de part¨ªculas masivas que interaccionan d¨¦bilmente), y ser¨ªan algo similar a los neutrinos, que son part¨ªculas bien conocidas y muy abundantes en el universo.

El problema es que los f¨ªsicos, adem¨¢s de bautizar, con mejor o peor gusto, a sus propias criaturas, tienen la obligaci¨®n de idear procedimientos para verificar experimentalmente su existencia y sus propiedades, o para descartarla. Justamente en eso consiste

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la ciencia, en que las construcciones te¨®ricas, con cuya ayuda comprendemos el mundo material, deben ser contrastadas con el experimento de modo que cualquiera que cuente con los medios apropiados pueda verificar su mayor o menor adecuaci¨®n a la realidad.

A pesar de su temible nombre, los MACHO deber¨ªan ser, en principio, m¨¢s f¨¢cilmente observables que los WIMP; m¨¢s f¨¢cilmente, pero, desde luego, no f¨¢cilmente. De hecho, en 1986 se propuso, por primera vez, un posible m¨¦todo de detecci¨®n de MACHO en el halo de nuestra galaxia, consistente en observar, de modo continuado, el brillo de estrellas situadas fuera de la misma, a fin de registrar el efecto de uno de esos misteriosos cuerpos oscuros al interceptar su luz. Pero la probabilidad de que ello suceda, teniendo en cuenta la inmensidad del espacio en que MACHO y estrellas se mueven, es tan ¨ªnfima que ser¨ªa necesario seguir a millones de estrellas durante a?os para que el brillo de algunas de ¨¦stas se alterara como consecuencia de uno de esos cruces. La idea era interesante pero irrealizable.

Afortunadamente, unos pocos a?os despu¨¦s, los avances en las t¨¦cnicas de almacenamiento y an¨¢lisis de ingentes cantidades de informaci¨®n permitieron dise?ar experimentos realistas basados en dicha idea. Y as¨ª, dos grupos de cient¨ªficos, uno norteamericano-australiano y otro franc¨¦s, iniciaron el seguimiento de algunos millones de estrellas pertenecientes a la Gran Nube de Magallanes, peque?a galaxia sat¨¦lite de la nuestra, en experimentos que han durado a?os.

Tras haber analizado una parte de los datos obtenidos, ambos grupos han informado del hallazgo de tres sucesos en los que el brillo de una estrella situada en la Gran Nube, de Magallanes, es decir, fuera de nuestra galaxia, se ha intensificado temporalmente de un modo consistente con lo previsto para el caso en que un macho cruzara la l¨ªnea que une la Tierra con esa estrella. Ese n¨²mero de sucesos coincide, m¨¢s o menos, con lo que ser¨ªa esperable para el caso en que el halo de nuestra galaxia tuviera el volumen estimado y estuviera formado ¨²nicamente por MACHO. En principio, el resultado del experimento es alentador y podr¨ªa constituir la primera prueba directa de la presencia de esa especie, a decir verdad no muy excitante, de materia oscura en forma de cuerpos compactos y fr¨ªos.

Tres sucesos, aunque importantes, son una evidencia demasiado d¨¦bil como para que la existencia y naturaleza de los MACHO se considere una cuesti¨®n zanjada. No se puede descartar que las variaciones de lurninosidad observadas se deban a causas internas a las propias estrellas, desconocidas y, hasta donde sabemos, poco probables. Pero si en el an¨¢lisis del resto de los datos obtenidos, y en nuevos experimentos, siguen detect¨¢ndose este tipo de fen¨®menos en cantidad suficiente, ser¨¢ posible decidir si efectivamente se ha encontrado lo que se buscaba. Si dicha confirmaci¨®n se produjera en el pr¨®ximo futuro, habr¨ªamos desvelado una parte importante del mundo material realmente existente, invisible hasta el momento y, sin embargo, crucial para entender la din¨¢mica gal¨¢ctica y, lo que es m¨¢s importante, algunos de los episodios que tuvieron lugar en el universo primitivo, tales como el propio nacimiento de las galaxias.

Los WIMP son m¨¢s duros de pelar y su detecci¨®n, caso de que existan, no ser¨¢, con toda seguridad, tan f¨¢cil ni tan r¨¢pida. Se tratar¨ªa de una nueva pieza, ignoramos si la ¨²ltima, del puzzle en que se ha convertido la b¨²squeda de toda la materia realmente existente en el universo. Caso de completarlo se habr¨ªa avanzado de un modo notable en la comprensi¨®n de las primeras fases del universo, permiti¨¦ndonos profundizar, con una cierta confianza, en modelos cosmol¨®gicos que son, hoy por hoy, provisionales. En todo caso, es bastante probable que los resultados obtenidos por los dos grupos de cient¨ªficos antes mencionados sirvan para colocar una buena porci¨®n de piezas nuevas.

Nos encontramos, pues, ante lo que podr¨ªa interpretarse como una nueva vuelta de tuerca de la revoluci¨®n copernicana. La materia sobre la que se organizan los sistemas planetarios alrededor de estrellas calientes y luminosas, nuestro Sol, mundos, digamos, confortables, que permiten la aparici¨®n de la vida y la sustentan, ser¨ªa una parte residual de toda la materia ordinaria. Pero es que si existiera esa otra forma m¨¢s ex¨®tica de materia oscura, entonces no tendr¨ªamos m¨¢s remedio que aceptar que toda esa magnificencia de estrellas y sus cortejos de planetas, todos los cuerpos celestes que vemos y que nos maravillan, no suponen m¨¢s que una fracci¨®n verdaderamente insignificante de toda la materia presente en el cosmos.