Un novedoso mapa de la materia oscura confirma otra vez que Einstein tenía razón

Por Julio García G. / Periodista de Ciencia

Desde su publicación en 1915, la Teoría de la Relatividad General de Albert Einstein ha logrado pasar la prueba del tiempo a través de varios experimentos que le han otorgado validez.

Algunos de estos experimentos, por ejemplo, tuvieron lugar en mayo de 1919 cuando dos equipos de astrónomos -uno de ellos encabezado por el famoso astrofísico británico Arthur Eddington– se dieron a la tarea de viajar a Brasil y a la Isla Príncipe (situada frente a la costa occidental de África), con la intención de seguir de cerca uno de los eclipses de Sol más espectaculares de la historia.

En sus respectivos viajes, ambos equipos -a pesar de las malas condiciones meteorológicas- lograron medir con bastante precisión cómo la intensa fuerza de gravedad del Sol desviaba la luz producida por un conjunto de estrellas que se encontraban a varios años luz de distancia. Estas mediciones hubiesen sido imposibles de lograrse sin la presencia del eclipse porque gracias a éste fue posible “ocultar” al Sol por un momento con el fin de observar cómo se curvaba la luz proveniente de estos astros.

A raíz del éxito de estos experimentos, Einstein logró fama mundial y su Teoría de la Relatividad sigue imbatible, tan es así que hoy por hoy continúa siendo uno de los pilares fundamentales de la física para la comprensión del universo.

Este 2023 -como en muchas otras ocasiones donde la Relatividad ha sido probada- un grupo de astrónomos se dio a la tarea de realizar la imagen más detallada, hasta ahora, de la materia oscura, la cual compone alrededor del 26% de la materia que conforma el universo. El resto es energía oscura y materia visible.

El astrónomo Arthur Eddington. Imagen: European Space Agency.

Con ello, además, los investigadores pudieron probar una vez más la Teoría de la Relatividad General luego de observar cómo las estructuras masivas, como las galaxias, crecen y han curvado la luz a lo largo de casi 13,600 millones de años, la edad aproximada que tiene el cosmos.

La materia oscura tiene la peculiaridad de que no emite ningún tipo de radiación electromagnética como lo hace la materia ordinaria, de la que estamos conformados usted y yo y todos los planetas y estrellas. No obstante, es capaz de otorgarle estructura al universo como si fuese una especie de andamiaje que conecta a las galaxias unas con otras.

El primero en proponer su existencia fue el astrónomo y físico búlgaro Fritz Zwicky, quien en 1933 realizaba observaciones en el Observatorio Mont Wilson en California. Zwicky propuso que debía existir una materia invisible entre las galaxias. Se dio cuenta de ello debido a que esta materia invisible influía de manera directa en las velocidades orbitales con las que se movían los cúmulos galácticos.

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Además, la materia oscura también estuvo presente en los orígenes del universo. Ello ha podido demostrarse gracias a observaciones minuciosas del fondo cósmico de microondas. Dicho fondo cósmico es un tipo de radiación -la cual baña todo el universo- descubierta en los años sesenta por los físicos estadounidenses Arno Penzias y Robert Wilson.

Con respecto a las investigaciones llevadas a cabo recientemente en torno a la materia oscura y su relación con el fondo cósmico de microondas, éstas han sido presentadas en una conferencia en la Universidad de Tokio y publicadas en la revista Astrophysical Journal.

Antena utilizada por Arno Penzias y Robert Wilson para captar por primera vez la Radiación de Fondo de Microondas. Imagen: Observatorio Europeo Austral (ESO).

Uno de los autores del trabajo, Blake Sherwin, profesor de Cosmología de la Universidad de Cambridge, dio una entrevista a la Agencia SINC de España, en donde mencionó que “hemos cartografiado la materia oscura invisible a través del cielo hasta las mayores distancias, y vemos claramente rasgos de este mundo invisible que abarca cientos de millones de años luz”.

Por su parte, David Spergel, astrónomo de la Universidad de Princeton, y quien también forma parte del equipo que realizó el mapa, comentó que “por lo general los astrónomos solamente pueden medir la luz, por lo que así vemos cómo se distribuyen las galaxias en el universo; gracias a este mapa podemos observar cómo se distribuye la materia oscura a través de éste”.

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 ¿Cómo han podido los astrónomos crear este mapa?

Para lograrlo, los más de 160 colaboradores de diversas universidad y países recopilaron y reconstruyeron datos del Telescopio Cosmológico de Atacama que se encuentra en Chile. Ello les permitió observar la luz que se produjo tras la Gran Explosión. Es decir, pudieron observar los fotones de luz que se produjeron unos 380,000 años después de que naciera el universo.

Dicha luz, producto de la Gran Explosión, suele ser muy difusa y es la encargada de producir la Radiación de Fondo de Microondas que aún hoy en día puede ser registrada y analizada mediante radiotelescopios. De hecho, los astrónomos se basaron para construir el mapa en los datos obtenidos a partir de dicha Radiación.

Con respecto a cómo comenzó la Gran Explosión nadie lo sabe. Mucho menos qué fue aquello que le dio origen.

El Telescopio Cosmológico de Atacama, Chile. Imagen: Agencia Espacial Europea (ESA).

De lo que sí se tiene más certeza -al menos ya está estudiándose con mayor profundidad- es lo que sucedió 380,000 años después de que el universo surgiera. De hecho, este nuevo mapa de la materia oscura podría ayudar a los astrónomos a comprender mejor cómo están distribuidos los cúmulos de galaxias y, a partir de ello, podrían lograr comprender cómo podría ser el futuro del cosmos, el cual, como se sabe, se está expandiendo cada vez a mayor velocidad.

De hecho, para medir la expansión del universo los investigadores recurren a la llamada constante de Hubble, cuyo símbolo es H_0. Mediante esta constante han podido determinar que éste se expande a una velocidad de unos 70 kilómetros por segundo.

Por otro lado, entre los objetivos que tiene este proyecto, denominado Telescopio de Cosmología de Atacama (ACT, por sus siglas en inglés) -y en el cual colaboran también astrónomos de la Universidad de Princeton- es el de estudiar cómo comenzó el universo, de qué está hecho y cómo evolucionó hacia su estado actual.

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La rama de la astronomía que se dedica a estudiar el origen y la evolución del universo en su conjunto es la cosmología. Por ello, este proyecto tiene sus raíces en esta rama.

Para una consulta más detallada en torno al nuevo mapa del ACT de la materia oscura, ver el siguiente enlace.