Edición 27/02

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«Describe tu aldea y serás universal», decía Tolstoi. ¿Y por qué no intentar el ejercicio contrario?

El mapa de la materia oscura

POR MARIANO RIBAS (Página/12)

Desde el descubrimiento de la materia oscura, hace escasos ochenta años, los científicos vienen lidiando con esta misteriosa entidad física, que supera con creces a la materia ordinaria (de la cual estamos hechos nosotros y las estrellas). Esa cosa que nadie sabe bien qué es, pero que a escala macrocósmica abruma por su cantidad, por su peso y por su gravedad. Y que justamente por eso se sabe que existe: porque se “expresa” gravitatoriamente. Y no sólo eso: gracias a su desbordante presencia, la materia oscura parece ser una suerte de argamasa gravitatoria que, desde los albores del universo, organizó y aglutinó a las estructuras de materia convencional.

Ayudó y ayuda a mantener la estructura y la cohesión de las galaxias y los cúmulos galácticos. Desde ese punto de vista, fue una aliada poderosa que permitió que ese “poquito” de Universo visible, del cual formamos parte, sea lo que es. Durante las últimas décadas, y a partir de estudios indirectos (fundamentalmente basados en los efectos gravitatorios que induce sobre la luz y el Universo observable), los astrónomos, físicos y cosmólogos han logrado ciertos modelos que describen, grosso modo, la distribución y cantidad de materia oscura del Universo. Y ahora acaban de dar un paso verdaderamente significativo: durante el último encuentro de la Sociedad Americana de Astronomía, celebrado en Austin, Texas, un equipo internacional de científicos presentó el mayor “mapa” de materia oscura jamás realizado. Un relevamiento que cubrió un área de cielo equivalente a 300 lunas llenas, y un diámetro de mil millones de años luz en el espacio. En esta edición de Futuro tratamos de echar algo de luz sobre este oscuro asunto y conversamos con la astrofísica británica Catherine Heymans, coautora principal de esta nueva epopeya de la ciencia.

–Antes de ir al mapa, cuéntenos algo sobre usted y su especialidad…

–Actualmente soy profesora de Astrofísica en el Instituto de Astronomía de la Universidad de Edimburgo. En 2003 obtuve mi doctorado en Astrofísica en la Universidad de Oxford. Y en estos últimos años, por ejemplo, he sido miembro de los paneles científicos que otorgan turnos de investigación en el Telescopio Espacial Hubble y en el Observatorio Europeo Austral. Mi especialidad es el “Lado Oscuro” de nuestro Universo. Pero cuando no me ocupo de nada de eso, pueden encontrarme haciendo castillos de arena en la playa, o remando en el mar con mis dos hijos…

–Ahora sí: el mapa. Usted y su colega, el profesor Ludovic van Waerbeke, de la Universidad de British Columbia, han liderado el equipo científico que acaba de dar a luz este sondeo de la materia oscura, inédito por su escala y profundidad. ¿Cuántos científicos y cuánto trabajo hay detrás del mapa?

–El equipo del proyecto Canada-France-Hawaii Telescope Lensing Survey (CFHTLens) está formado por 20 investigadores internacionales. Durante los últimos cuatro años hemos estado analizando las imágenes de más de 10 millones de galaxias. Imágenes que fueron tomadas por el Telescopio Franco-Canadiense de Hawai en cuatro regiones del cielo.

–Los cuatro cuadrados que aquí vemos…

–Claro, y el mayor de todos, al que llamamos “Campo de Invierno”, corresponde a una zona de la constelación de Orión. Es un área de cielo equivalente al tamaño de la palma de la mano, con el brazo estirado hacia el firmamento. En total hemos mapeado 155 grados cuadrados de cielo.

–¿Por qué eligieron esas zonas del cielo?

–Por empezar tuvimos que elegir áreas donde no hubiese estrellas brillantes que, con su resplandor, nos bloquearan la visión del Universo distante. Pero, además, esas cuatro zonas fueron elegidas porque en parte se superponían con otros sondeos astronómicos previos, que nos dieron información extra.

–Por definición, la materia oscura es invisible. Entonces, ¿cómo la detectaron en esas áreas del cielo?

–Lo que hicimos fue estudiar la débil señal que la materia oscura “imprime” en las imágenes de las lejanísimas galaxias que sí podemos ver.

–A ver…

–La luz de esas galaxias no llega a la Tierra en línea recta sino que, a medida que va atravesando las concentraciones de materia oscura, se va “torciendo” ligeramente, debido a la acción de la gravedad de esas masas invisibles. Gracias a este fenómeno, llamado “lentes gravitatorias”, podemos aprender mucho sobre la presencia y distribución de la materia oscura. Pero esta “señal” es tan sutil que sólo fue posible detectarla con el telescopio CHFT (ver recuadro) únicamente en las noches en que las condiciones climáticas eran perfectas.

–En su trabajo, ustedes explican que las zonas más claras (celestes) del mapa muestran las mayores concentraciones de materia oscura, y que los parches blancos corresponden a los cúmulos de galaxias, o sea, la materia visible.

–Así es.

–Entonces salta a la vista que las grandes masas de materia oscura, distribuidas a modo de redes, coinciden y “envuelven” a los cúmulos galácticos. ¿Por qué?

–Porque, tal como dice la teoría, avalada por estos resultados, la materia oscura fue la que, desde el comienzo, dictó cuándo y dónde se formaron los cúmulos de galaxias. En el Universo primitivo, la poderosa gravedad de la materia oscura fue la que aglutinó inicialmente a la materia ordinaria, que luego daría origen a las primeras galaxias.

–Resulta verdaderamente curioso: la materia oscura “ayudó” a construir las grandes estructuras de Universo visible.

–Sí, y no sólo eso: si no hubiese un masivo halo de materia oscura alrededor de nuestra propia Vía Láctea, el Sol, por ejemplo, que es apenas uno de los cientos de miles de millones de estrellas que la forman, saldría disparado fuera de la galaxia. La gravedad de la materia oscura es la principal causa de que todas las estrellas de la Vía Láctea estén juntas.

–¿Usted cree que los astrónomos realmente ya tienen evidencias definitivas sobre la existencia de la materia oscura? Porque, convengamos, hay quienes aún dudan de su existencia y proponen modelos alternativos, como el de la “Dinámica Newtoniana Modificada” (MOND).

–Los científicos no podemos probar una teoría. Sólo podemos desaprobarla. Y la verdad es que durante más de una década, mediante diferentes observaciones, hemos estado desafiando la teoría actual del Universo, según la cual está dominado por la materia oscura y “energía oscura”…

–Más adelante aclaramos qué es eso, siga por favor…

–Y la verdad es que, hasta ahora, no hemos encontrado una sola observación que demuestre lo contrario. De todos modos tenemos que seguir investigando, dado que todos sabemos que para tener una comprensión final y completa del Universo, seguramente tendremos que recurrir a alguna clase de nueva física que, a la vez, cambiará para siempre nuestra visión del cosmos.

–Yendo al punto: ¿qué extrañas cosas podría ser la materia oscura? Alguna vez se consideró, por ejemplo, a esos misteriosos “Objetos Masivos del Halo Galáctico”, los MACHOs, e incluso, otros objetos subestelares, como las enanas marrones…

–No. Se han hecho muchos estudios sobre ambas cosas para dar cuenta, al menos parcialmente, de la materia oscura en el halo de la galaxia. Pero todas esas investigaciones nos han mostrado que estos objetos son una pequeña fracción de la materia del Universo, así que podemos descartarlos.

–¿Y entonces de qué está hecha la materia oscura?

–La mayoría de los científicos cree que existe una partícula específica de materia oscura. Sería una partícula supersimétrica, es decir, una suerte de “espejo” de las partículas de materia ordinaria.

–¿Usted está hablando de los WIMPs?

–Exactamente.

–En la contratapa hablamos de esas supuestas “Partículas Masivas de Interacción Débil”. ¿Ya encontraron algo así?

–Los WIMPs todavía no han sido detectados, pero estamos muy confiados de encontrarlos con la ayuda del Gran Colisionador de Hadrones, en el CERN.

–Volviendo a lo macro: ustedes observaron galaxias muy distantes, situadas a 6 mil millones de años luz. O sea, las vieron como eran hace 6 mil millones de años. ¿Notaron, acaso, diferencias en el rol de la materia oscura a lo largo del tiempo?

–Sí, las observaciones y las técnicas estadísticas nos permitieron testear cómo fue variando el comportamiento de la materia oscura a lo largo del tiempo cósmico. Y eso, a su vez, nos dice algo sobre el rol de la también misteriosa “energía oscura”, que estaría acelerando la expansión del Universo.

–¿Y qué les dice su investigación sobre la materia oscura en cuanto a la energía oscura?

–Nos dice que, desde hace miles de millones de años, la energía oscura viene contrarrestando la acción de la materia oscura. Las masivas estructuras de materia oscura que hemos observado siempre tendieron a unir las estructuras visibles del Universo: los cúmulos de galaxias. Pero la energía oscura viene haciendo exactamente lo contrario: está acelerando la propia expansión del Universo. El espacio se “estira” cada vez más, separando a las galaxias. Al cambiar constantemente el campo de juego, la energía oscura hace que el trabajo de la materia oscura sea cada vez más difícil.

–¿Cuál ganará finalmente esta batalla cosmológica?

–La energía oscura ya ganó.

–¿Y cuál sería, entonces, la suerte final del Universo?

–Si todas nuestras observaciones y teorías actuales son correctas, el cosmos está condenado a un final más que triste…

–¿De qué estamos hablando?

–El Universo simplemente va a expandirse por siempre. Se hará cada vez más vacío, más frío y más oscuro, a medida que todas sus estrellas vayan agotando sus últimos combustibles y se vayan apagando.

———-
EL PROYECTO, LOS CIENTÍFICOS Y EL TELESCOPIO

“Este estudio sobre la distribución de la materia oscura es cien veces más grande que cualquier otro anterior”, dice la Dra. Catherine Heymans, que junto el cosmólogo Ludovic van Waerbeke (Universidad de British Columbia, Vancouver, Canadá) lidera el proyecto Canada-France-Hawaii Telescope Lensing Survey (CFHTLenS), en el que trabajan veinte científicos internacionales. Durante los últimos años, Heymans, Van Waerbeke y sus colegas han estado analizando las imágenes de más de 10 millones de galaxias, tomadas en cuatro sectores diferentes del cielo. Un total de 155 grados cuadrados: más de 300 veces el área ocupada por la Luna. A su vez, todas esas imágenes habían sido previamente obtenidas, durante un período de cinco años, por el Canada-France-Hawaii Telescope Legacy Survey, un programa de relevamiento galáctico realizado, justamente, con el Telescopio Franco-Canadiense de Hawai (CHFT), y la MegaCam, una cámara de campo amplio y con una impresionante resolución de 340 megapixeles. El CHFT es uno de los telescopios más famosos del mundo. Funciona desde 1979 en la cima del volcán Mauna Kea, Hawai, a 4200 metros de altura sobre el nivel del mar, un lugar que comparte con otros colosos ópticos. Para mapear la distribución de la materia oscura a nivel macrocósmico, el CFHTLenS estudió galaxias ubicadas a distancias de hasta 6 mil millones de años luz. Galaxias cuya luz tardó 6 mil millones de años en llegar a la Tierra. Y que partió desde ellas cuando el Universo tenía poco más de la mitad de su edad actual. Durante semejante recorrido de espacio y tiempo, la luz de esas galaxias fue “torcida” por la gravedad de las descomunales masas de materia oscura que fue atravesando.

Materia (y gravedad) torciendo el camino de la luz: este fenómeno se conoce actualmente como “lentes gravitacionales”, y había sido predicho por Albert Einstein en su Teoría General de la Relatividad. Es justamente esa alteración de la trayectoria de la luz emitida por aquellas lejanísimas galaxias la que delata la cantidad y distribución de esta entidad invisible, pero abrumadoramente gravitante, cuya precisa naturaleza aún desconocemos.

vía Artículo original en Futuro >> Página/12.

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