¿Dónde se esconde la materia oscura?

• Forma el 90% de la materia que existe en el Universo
• Los científicos saben que existe pero no han logrado detectarla
• Las primeras evidencias de su existencia se remontan a los años 70

Hace unos días el telescopio Hubble capturó la imagen de Abell 1689, uno de los mayores cúmulos de galaxias que se conoce.

Otro ingrediente oscuro

La energía oscura es otro ingrediente enigmático del Universo. No se sabe cuál es su origen. Junto a la materia oscura suman el 96% del Universo. Esta energía es la fuerza que acelera la expansión del Universo. Su existencia se propuso en 1998 para justificar el hecho de que el Universo está acelerándose, en lugar de frenarse bajo la atracción gravitatoria de la enorme cantidad de materia que contiene. El descubrimiento de esta aceleración cósmica fue reconocido con el Premio Nobel de Física en el año 2011.

A los físicos teóricos no les salen las cuentas. Según sus cálculos, el Universo debería tener más materia de la que han observado. La materia convencional, es decir, la que forma la pantalla del ordenador que estás usando, tu cuerpo, una montaña, las estrellas o los planetas, solo supone el 10% de la materia total del Universo. ¿Dónde está el 90% que falta?

La materia que falta es la denominada materia oscura. Se llama oscura porque no podemos verla. Los científicos han comprobado que, al contrario que con la materia ordinaria, la oscura no se puede detectar con los procesos asociados a la luz, es decir, porque no absorbe ni emite radiaciones electromagnéticas. Por eso, aunque hace más de 70 años los físicos teóricos calcularon su existencia aún no han logrado localizarla.

Los científicos saben que está ahí, aunque no puedan verla, por sus efectos sobre estructuras enormes, como las galaxias. Fue en los años treinta del siglo pasado cuando el astrónomo suizo Fritz Zwicky notó una anomalía: las galaxias del enorme cúmulo de Coma se movían como si tuviesen mucha más masa que la observable.

A grandes rasgos, las galaxias que forman un cúmulo están reunidas gracias a la atracción gravitatoria que se produce entre ellas. Sin embargo, la cantidad de materia convencional que hay en cúmulo de Coma no es suficiente para generar la atracción necesaria para mantener atrapadas a las galaxias. Zwicky concluyó que la masa que falta para agruparlas debía existir aunque no la viera.

En los setenta, la astrónoma estadounidense Vera Rubin volvió a toparse con el mismo dilema. En esta ocasión no podía explicar sin recurrir a la existencia de la materia invisible el movimiento de rotación de las estrellas de las galaxias espirales.

Hoy en día, detectar esa materia y averiguar de qué está hecha es uno de las grandes misiones de la comunidad científica. En un litro de aire se estima que hay tres partículas de materia oscura. Es una cifra tan baja que es extremadamente difícil localizarla.

Hay decenas de proyectos en marcha que intentan detectar materia oscura. Los más destacados están situados en laboratorios subterráneos para evitar que lleguen los rayos cósmicos que son fuente de neutrinos, partículas tan parecidas a las de materia oscura que podrían confundirse. Allí los científicos han colocado sensores enfriados a una temperatura cercana al cero absoluto, la más baja que existe, para que evitar que vibren.

Uno de ellos es el Experimento Criogénico de Búsqueda de la Materia Oscura (el CDMS, por sus siglas en inglés). Se lleva a cabo en la mina Soudan, en Minnesota (Estados Unidos). Otros se desarrollan en un laboratorio bajo una montaña Gran Sasso (Italia), a 1,5 kilómetros de profundidad.

Atraviesan todo lo que se les ponga delante

Los dos grupos buscan unas partículas hipotéticas llamadas Partículas Masivas de Interacción Débil (WIMPS). No se puede asegurar que existan, pero por sus características, si existieran resolverían el misterio de la materia oscura. Precisamente también por sus características son muy difíciles de detectar. Son mucho más pequeñas que un átomo por lo que atraviesan todo aquello que se les ponga por delante. Se mueven tan despacio que si por algún casual chocan con el núcleo de un átomo del detector, la perturbación sería mínima. Por eso los detectores deben ser extremadamente sensibles.

Fuera de la Tierra también hay proyectos que buscan materia oscura, como el telescopio Fermi de la NASA que busca fuentes de rayos gamma, que pueden ser producto de la aniquilación de dos partículas de materia oscura. Otra misión es Euclides de la Agencia Espacial Europea, un telescopio aún en construcción que está previsto poner en órbita en 2020. Cartografiará la forma, el brillo y la distribución tridimensional de 2000 millones de galaxias, que cubren más de un tercio del firmamento. Así, el telescopio se remontará hasta el primer cuarto de la historia del Universo. En su labor, espera encontrar pistas sobre el misterio de la materia oscura.

En España investiga la materia oscura desde el punto de vista teórico el proyecto MultiDark, Método de Multimensajeros para la Detección de la Materia Oscura, coordinado por la Universidad Autónoma de Madrid y el Instituto de Física Teórica IFT. Desarrollan tres líneas de investigación complementarias: buscan las partículas candidatas a constituir la materia oscura, estudian cómo éstas forman los halos galácticos y contribuyen al desarrollo de experimentos que puedan detectarlas.

Descubrir dónde se esconde esta materia invisible será un hito de la cosmología que tendrá más repercusión aún que el hallazgo del ya archiconocido bosón de Higgs. Quien la encuentre merecerá sin duda el Premio Nobel.