Durante décadas, la cosmología se ha sostenido sobre un pilar tan fundamental como misterioso: la materia oscura. El pegamento invisible que, según el modelo estándar, mantiene unidas a las galaxias y evita que las estrellas salgan disparadas por la fuerza centrífuga.Representa un 27% del universo, pero tiene un problema: nadie la ha visto ni detectado jamás. Solo se confía en que esté ahí. Pero ahora un estudio publicado en Galaxies ha cambiado esta concepción del concepto.
El estudio. La investigación liderada por el físico Rajendra P. Gupta de la Universidad de Ottawa propone una idea tan elegante como radical: ¿y si la materia oscura en realidad no existe? Según su trabajo, este componente fantasma podría ser en realidad una ‘ilusión’, un efecto secundario provocado por algo que dábamos por sentado: que las constantes fundamentales de la naturaleza son ‘constantes’.
La importancia. Para entender la magnitud de esta propuesta primero hay que recordar el origen del problema. En concreto, nos tenemos que ir hasta la década de los 70, donde la astrónoma Vera Rubin observó que las estrellas en los bordes de las galaxias giraban a la misma velocidad las del centro. Esto desafiaba por completo las leyes de Newton, algo que es como si en un tiovivo una persona sentada en el borde exterior diera vueltas a la misma velocidad que una sentada cerca del eje. Físicamente, debería salir disparada.
La solución que la comunidad científica adoptó fue la existencia de una «materia oscura», una masa invisible que genera la gravedad extra necesaria para mantener la galaxia cohesionada. Este concepto se convirtió en la piedra angular del modelo cosmológico conocido como ΛCDM (Lamda-Cold Dark Matter).
Este modelo funciona increíblemente bien para explicar el universo a gran escala, pero tras décadas de búsquedas con detectores ultrasensibles y experimentos en el LHC no hemos encontrado ni una sola partícula de materia oscura. Siempre se ha ‘detectado’ de manera indirecta a través de su efecto gravitacional en objetos visibles.
La propuesta. Aquí es donde entra la idea de Gupta. Su modelo, llamado CCC+TL (Covarying Coupling Constants + Tired Light), se basa en dos ideas diferentes.
La primera de ellas es la denominada ‘Constantes de acoplamiento covariantes’ (CCC). En este caso, el modelo sugiere que las constantes fundamentales de la física, como la velocidad de la luz (c) o la constante de gravitación universal (G), no son fijas. En su lugar, evolucionan y cambian a medida que el universo se expande. Esta no es una idea completamente nueva (el físico Paul Dirac ya coqueteó con ella), pero Gupta la integra en un modelo cosmológico completo.
La segunda idea planteada en la investigación es la de ‘luz cansada’. Un concepto que llega directamente desde la vieja hipótesis de ‘luz cansada’, que postula que la luz pierde energía a lo largo de su viaje a través del cosmos. En este caso el modelo de Gupta apunta a que el enrojecimiento de la luz de las galaxias lejanas no se debe solo a la expansión del universo sino a una combinación de ambos efectos. Aunque la «luz cansada» como única explicación, ha sido ampliamente refutada, su inclusión en este modelo híbrido es clave para sus cálculos.
Nuevos términos. Una vez se tienen en cuenta estas dos nuevas ideas, llega el momento de modificar las ecuaciones de campo de Einstein con estas constantes variables, el modelo de Gupta hace que aparezcan nuevos términos matemáticos. Esto es algo que el autor ha bautizado como «α-materia» y «α-energía».
Y aquí es donde está verdadera magia: estos términos, que no son una sustancia física sino un efecto de la propia evolución de las leyes de la física, generan la atracción gravitacional extra que hasta ahora atribuíamos a la materia oscura. La materia oscura no sería algo que hay que encontrar, sino un espejismo matemático.
Se pone a prueba. Algo a tener en cuenta es que las teorías pueden estar muy bien escritas y quedar muy bien en el papel, pero lógicamente se tienen que demostrar. Para ello, Gupta utilizó la base de datos SPARC, un catálogo de alta calidad con las curvas de rotación de 175 galaxias.
El método utilizado fue el inverso al tradicional. En lugar de añadir materia oscura para justificar las curvas de rotación, Gupta tomó las curvas observadas y utilizó su modelo para “restar” el efecto de la «α-materia». El resultado debería ser la curva de rotación generada únicamente por la materia visible (bariónica). Algo que ha querido materializar en un gráfico tomando como ejemplo la galaxia NGC3198.
En esta imagen, la línea azul (Vo) es la velocidad de rotación observada en la galaxia. La línea de puntos (Vb) es la velocidad que debería tener si solo existiera la materia visible, según las estimaciones de SPARC y la línea discontinua (Vbx) es la predicción de materia visible calculada por el modelo de Gupta. La similitud entre la predicción de su modelo y la estimación de materia bariónica es notable. Algo que el autor repitió para varias galaxias con resultados prometedores para dar una conclusión muy contundente.
Un nuevo paradigma. Si el modelo CCC+TL es correcto, sus implicaciones son enormes. No solo eliminaría la necesidad de la materia oscura, sino que, según el autor, también podría explicar la energía oscura y otros enigmas cosmológicos, como por qué las primeras galaxias observadas por el James Webb parecen más maduras de lo que deberían.
Hay que ser cautos. Este es, por ahora, un «artículo de prueba de concepto» como apunta el propio autor. Esto quiere decir que está usando simplificaciones, como tratar a las galaxias como esferas perfectas, algo que está muy lejos de la realidad en el universo.
Además, su dependencia de la «luz cansada» es un punto de fricción con la cosmología convencional. Modelos como este deben demostrar que pueden explicar con la misma precisión que ΛCDM observaciones clave como la radiación de fondo de microondas o la expansión acelerada del universo.
Un nuevo avance. Pero lo que está claro con esta investigación es que la comunidad científica está explorando alternativas, especialmente cuando el modelo predominante presenta fisuras, como la inexistencia de una prueba directa de la materia oscura.
El modelo de Gupta es, por ahora, una fascinante posibilidad. Un recordatorio de que en la ciencia, las verdades más arraigadas pueden ser cuestionadas y que la solución a los mayores misterios del universo podría no estar en encontrar algo nuevo, sino en darnos cuenta de que las reglas del juego han estado cambiando sutilmente desde el principio de los tiempos.
Imágenes | Jeremy Thomas
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La noticia
Llevábamos 50 años creyendo que la materia oscura existía. Un nuevo estudio cree que nos equivocábamos
fue publicada originalmente en
Xataka
por
José A. Lizana
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