Don Lincoln para Real Clear Science

Hay algo de turbulencia en la astrofísica de hoy. Los astrónomos entienden cómo se forman, queman y mueren las estrellas, y están mejorando su comprensión de cómo los planetas se ensamblan en sistemas planetarios como el nuestro. Pero tienen un problema: no entienden cómo pueden existir las galaxias, un problema que sigue sin resolverse después de décadas de investigación.

El problema es relativamente simple. Las galaxias son conjuntos de estrellas que se mantienen unidas por la gravedad. Al igual que nuestro sistema solar, giran, con las estrellas marchando en caminos majestuosos, orbitando el centro galáctico. A cualquier distancia fija del centro de la galaxia, las estrellas que se mueven más rápido requieren una gravedad más fuerte para mantenerlas en esa órbita. Cuando los astrónomos miden la velocidad orbital de las estrellas en relación con el centro galáctico, encuentran que las estrellas se mueven tan rápido que las galaxias deberían salir disparadas.

La explicación más común para esta enigmática observación es la existencia de una forma de materia hasta ahora desconocida: la materia oscura. Si existe, la materia oscura ejerce gravedad, pero no emite luz ni ninguna forma de radiación electromagnética. Esto significa que no puede ser vista por los telescopios ni por ningún otro instrumento que los astrónomos utilizan para observar el cosmos. Sin embargo, esta materia oscura invisible se sumaría a la atracción gravitatoria de cualquier galaxia, lo que explica por qué las estrellas orbitan la galaxia tan rápidamente.

El problema con la hipótesis de la materia oscura es que nadie sabe qué forma adquiere esta materia. Cuando el término fue propuesto por primera vez en 1933 por el astrónomo suizo-estadounidense Fritz Zwicky, era posible que la masa extra fuesen simplemente nubes de gases compuestos de hidrógeno. El gas de hidrógeno interestelar es en gran parte invisible para los telescopios. Sin embargo, a medida que la tecnología fue mejorando, los astrónomos encontraron formas de medir la cantidad de gas de hidrógeno en las galaxias y, aunque descubrieron que había una considerable cantidad de este gas, no había suficiente para explicar el misterio de la rotación de las galaxias.

Otras explicaciones que se han propuesto incluyen cosas como estrellas extintas, agujeros negros y otros objetos que se sabe que existen dentro de las galaxias pero que no emiten luz. Sin embargo, los astrónomos buscaron tales objetos (llamados MACHO, abreviatura de MAssive Compact Halo Objects) en la década de 1990 y, nuevamente, aunque encontraron ejemplos de MACHO, no hubo suficientes para explicar el movimiento de las estrellas en las galaxias.

Los WIMP

Con algunas de las explicaciones más simples descartadas, los científicos comenzaron a pensar que tal vez la materia oscura existe como una especie de «gas» o como partículas nunca antes detectadas. Estas partículas se denominan genéricamente «WIMP», abreviatura de » Weakly Interacting Massive Particles». Los WIMP, si existen, son básicamente partículas subatómicas estables, con una masa en algún lugar del rango de la masa de un protón, hasta 10.000 protones, o incluso más.

Como todos los candidatos a partículas de materia oscura, los WIMP interactuarían gravitacionalmente, pero esa «W» en el nombre significa que también interactúan a través de la fuerza nuclear débil. La fuerza nuclear débil está involucrada en algunas formas de radiactividad mucho más fuerte que la gravedad, pero a diferencia del rango infinito de la gravedad, la fuerza nuclear débil solo actúa en distancias diminutas, distancias mucho más pequeñas que un protón. Si existen los WIMP, impregnan las galaxias, incluida nuestra Vía Láctea e incluso nuestro propio sistema solar. Dependiendo de la masa de los WIMP, los astrónomos estiman que si cierras el puño, podría encontrarse una partícula de materia oscura en su interior.

Los científicos han estado buscando pruebas directas y convincentes de la existencia de los WIMP durante muchas décadas. Lo hacen de varias maneras. Por ejemplo, algunas teorías sobre los WIMP sugieren que los WIMP se pueden fabricar en aceleradores de partículas, como el Gran Colisionador de Hadrones en Europa. Los físicos de partículas miran sus datos con la esperanza de ver el rastro de los WIMP. No se ha observado hasta ahora ningún signo de que existan.

Otra forma en que los investigadores buscan los WIMP es intentar observar directamente las partículas de materia oscura que estarían flotando a través del sistema solar. Por otra parte, los científicos han construido detectores muy grandes y los han enfriado a temperaturas muy bajas para que los átomos de los detectores se muevan lentamente. Luego han colocado estos detectores a media milla o más bajo tierra para protegerlos de la radiación del espacio. Luego esperan a que una partícula de materia oscura interactúe en su detector, perturbando uno de los átomos casi estacionarios. Pero a pesar de décadas de esfuerzos, los WIMP no se han observado. Las predicciones de la década de 1980 sugirieron que los investigadores podían esperar detectar WIMP a un ritmo particular. Más tarde, los investigadores construyeron una serie de detectores con una sensibilidad mucho mayor. Todos ellos han fallado en encontrar los WIMP. Los detectores actuales son 100 millones de veces más sensibles que los de la década de 1980, pero no se han producido observaciones definitivas de los WIMP, incluida una medición muy reciente del experimento LZ, que empleó 10 toneladas de xenón para lograr una sensibilidad sin precedentes en la búsqueda de los WIMP.

Pensando en el futuro

Después de décadas de no poder detectar la materia oscura, la comunidad científica está reexaminando la situación. ¿Qué se sabe con certeza? Entre otras cosas, los astrónomos están seguros de que las galaxias giran más rápido de lo que se puede explicar utilizando las leyes conocidas del movimiento y la gravedad y la cantidad de materia observada. La hipótesis de la materia oscura es una solución para un déficit de materia, pero quizás no sea la respuesta. Tal vez la explicación real es que las leyes del movimiento y la gravedad necesitan ser reexaminadas.

El nombre de este nuevo enfoque se llama MOND, abreviatura de » MOdifications of Newtonian Dynamics». La primera solución de este tipo fue propuesta en la década de 1980 por el físico israelí Mordehai Milgrom. Propuso que para el movimiento familiar que experimentamos día a día, las leyes del movimiento elaboradas por Isaac Newton en el siglo XVII funcionan bien. Pero para las fuerzas muy pequeñas y aceleraciones muy pequeñas (como en las afueras de las galaxias), era necesario ajustar estas leyes. Después de hacer esos ajustes, pudo predecir correctamente la rotación de las galaxias. Aunque tal logro podría verse como un éxito rotundo, cambió las ecuaciones para que coincidieran con las propiedades rotacionales observadas de las galaxias. Esa no es la prueba exitosa de una teoría. Sabía la respuesta antes de crear las ecuaciones.

Para probar la teoría de Milgrom, los investigadores necesitaban comparar sus predicciones en otras situaciones, como aplicarlo al movimiento de grandes cúmulos de galaxias que se mantienen unidos por su atracción gravitatoria mutua. La teoría MOND se esfuerza por hacer una predicción de este movimiento que esté de acuerdo con la teoría y que también esté en desacuerdo con otras observaciones.

Entonces, ¿dónde estamos? Estamos en esa deliciosa fase de un enigma científico: un misterio que aún necesita ser resuelta. Si bien la mayoría de la comunidad científica se pone del lado de la materia oscura, el hecho de que no se pueda probar su existencia está llevando a algunos a mirar de manera mucho más seria a las teorías que modifican las teorías aceptadas de la gravedad y del movimiento.

Si existe materia oscura, es cinco veces más abundante que la materia atómica ordinaria. Si la respuesta correcta es que necesitamos revisar nuestras leyes de movimiento y gravedad, esto tendrá consecuencias significativas para nuestro modelo de la historia del universo. El experimento LZ sigue funcionando, con la esperanza de mejorar su ya impresionante rendimiento, y los investigadores están construyendo nuevos detectores, con la esperanza de encontrar materia oscura y resolver definitivamente el misterio.

SONDAS: El autor del artículo se pregunta, y hace bien en plantearse esta cuestión: ¿Dónde estamos? ¿En qué punto de la investigación? ¿Qué es lo que sabemos a ciencia cierta sobre el universo? Más allá del optimismo propio de quien investiga sin importarle cuál pueda ser el resultado, la respuesta podría ser devastadora, pues en realidad no sabemos nada. Y parece que la cita bíblica de Isaías esté adquiriendo el carácter profético cuando nos advierte que encima de la mesa no hay, sino vómitos; de que a nadie le importa la ciencia, el verdadero conocimiento; quizás solo se interesan por ella los recién nacidos, los destetados.

Veamos, pues, de qué están constituidos esos vómitos. Según sus cálculos, sus mediciones, sus observaciones telescópicas, sus dispositivos y aparatos, sus aceleradores de partículas, las galaxias girarían a una velocidad vertiginosa, y con ellas, claro está, todos los elementos que las conforman, sin que su masa, la cantidad de masa observable de las galaxias, pudiera a través de la fuerza gravitatoria mantener esos elementos, esas estrellas –unidos. Teóricamente, al menos, las galaxias deberían saltar por los aires, despedazarse, salirse del universo.

Sin embargo, según sus observaciones, ahí están, girando y girando más y más rápido, sin que sus estrellas y planetas salgan disparados de sus órbitas –a todas luces un enigma, un misterio, que lleva 100 años generando las más disparatadas teorías e hipótesis, sin que ninguna de ellas haya logrado convencer a nadie.

Como siempre, no obstante, la falta de rigor que caracteriza a los científicos, ha dado con la solución. Si la fuerza gravitatoria que impregna el universo es cierta, es real, como así de real sería la velocidad a la que girarían las galaxias; y si para que todo ello funcionase en un perfecto equilibrio hiciera falta mucha más masa, entonces la solución parece relativamente sencilla –añadamos más masa en nuestras teorías, pues toda la astrofísica no está basada, sino en teorías inverificables e hipótesis. Y de esta forma surge la materia oscura –un enigma que trata de resolver otro enigma. Obviamente, sería un milagro que lo consiguiera. Entonces, ¿qué es la materia oscura? ¿Por qué no puede ser observada? ¿Porque no emite luz? Mas los agujeros negros tampoco emiten luz y, sin embargo, han sido incluso fotografiados.

Como deja claro Lincoln en su artículo, es un misterio. Y ello después de descartar un sinfín de teorías, experimentos y comprobaciones. Nada ha funcionado. El enigma continúa sin resolverse.

Mas el misterio de la materia oscura ha sido fabricado artificialmente para evitar un drástico replanteamiento de las leyes de la física, de los postulados newtonianos y einsteinianos.

Si las galaxias no pueden existir teniendo en cuenta la cantidad de masa observable y la fuerza gravitatoria, entonces lo que habrá que eliminar y rechazar, ya que la propia observación lo desacredita, es la gravedad. No es esta inventada fuerza la que mantiene en una coherencia espacial a todos los astros del universo.

Tampoco la masa observable es un problema a la hora de explicar la vertiginosa velocidad a la que se mueven las galaxias, pues no hay galaxias. No hay, sino reflejos de reflejos, proyectados sobre el agua, el líquido que forma el cosmos y en el que todo “nada”. Ya tenemos resuelto el enigma. No hay gravead ni hay galaxias.

¿Cómo un astrofísico puede aceptar que el 95 por cien de la materia que debería existir en el universo para que sus teorías, especialmente la de la gravedad, funcionase, ha desaparecido? No la encuentran; y en vez de reanudar una seria investigación, un concienzudo análisis, un estudio sin perjuicios, sin condiciones previas, para que independientemente de lo que dijo Newton y Einstein puedan asegurarse de que realmente existe la gravedad y que es esta fuerza la que mantiene unidos en un mismo movimiento a todo el cosmos; en vez de eso, se sacan de la manga galáctica la materia oscura. Tras realizar todo tipo de comprobaciones y de ensayos esa materia oscura sigue faltando, sigue manteniendo el mayor enigma de la física. ¿Tiene ello sentido? ¿Tiene sentido mantener la creencia en la fuerza gravitatoria cuando sus propias observaciones la desmienten?

Es la misma actitud que toman frente al origen del universo. No pueden explicarlo porque no pueden explicar lo que había antes ni de dónde ha surgido esa singularidad que habría explotado, que se habría expandido, llenando el espacio de galaxias y planetas. No pueden explicarlo, pero rechazan cualquier formulación que contenga el concepto Dios, el concepto Creador, Diseñador, Originador… rechazan, precisamente, la hipótesis más aceptable y más coherente.

Mas estos astrofísicos no piensan en positivo, sino en cómo encubrir la realidad de un Creador. La gravedad tiene que existir porque sin ella colapsaría toda su cosmología y, por ende –su sistema materialista. Por lo tanto, la ciencia es meramente la coartada del poder y no un sistema de conocimiento.

No existen las galaxias ni existe la gravedad.

Enigma resuelto. Volvamos, pues, a la Tierra y a guiarnos y a computar con el Sol, la Luna y las estrellas.