Existe a nuestro alrededor algo que mantiene unido el universo, aunque no podamos verlo ni tocarlo. A los prosélitos de Star Wars esta definición les recordará a ese gran icono de la saga galáctica, la Fuerza, de no ser porque, en la segunda trilogía, George Lucas decidió masacrar impunemente el mito (este y otros) al rebajarlo a algo parecido al colesterol en sangre, lo que hace sospechar que en la próxima trilogía quizá la Fuerza podrá adquirirse como la poción mágica de Astérix, bebiendo una botellita de algo parecido al Danacol que podría anunciar en TV un pariente galáctico de Vicente del Bosque. Pero volviendo al tema: en el caso de la física real, hablamos de la materia oscura, un componente que suma en torno al 26,8% del cosmos y de cuya presencia sabemos por el efecto gravitatorio que induce en lo que sí podemos ver. La materia oscura es, por decirlo llanamente, una especie de apaño cosmológico, un parche que mantiene turgente el globo de la astrofísica.
Sobre la naturaleza de esta materia enmascarada, como sucede con los superhéroes, se han propuesto varias identidades. Parece probable que no se trata de materia ordinaria, la que los físicos denominan bariónica; es decir, átomos, como los que forman todo lo que vemos en nuestra realidad cotidiana. La partícula candidata parece reunir al menos tres características: no emitir ni absorber luz, no tener carga eléctrica, y relacionarse con otras partículas solo por fuerza gravitatoria y, si acaso, por una fuerza nuclear llamada débil.
Por otra parte, los físicos especulan si la materia oscura es caliente, templada o fría, o alguna combinación de ellas. En términos sencillos, se diferencian en la velocidad inicial de sus partículas en el universo: a más grandes, más lentas. El principal candidato de la materia oscura caliente es el neutrino, una partícula muy pequeña, mientras que para la fría se ha propuesto una partícula todavía hipotética llamada Partícula Masiva de Interacción Débil, o WIMP por sus siglas en inglés. La materia oscura fría es la que recibe más atención por parte de los físicos, ya que se considera que los neutrinos, candidatos de la materia oscura caliente, con una masa menor de 1 electronvoltio (eV), son demasiado pequeños como para formar estructuras densas que presten al universo la cohesión que observamos.
Impresión artística de la esperada distribución de la materia oscura (coloreada en azul) alrededor de la Vía Láctea (en el centro). ESO/L. Calçada.
Uno de los candidatos que se ha venido barajando como posible constituyente de la materia oscura es una partícula hipotética conocida como neutrino estéril. Se trataría de una partícula que carece de interacción por fuerza nuclear débil, por lo que solo se relaciona con sus semejantes a través de la gravedad. Los neutrinos estériles, más grandes que los normales, podrían solucionar los problemas de la materia oscura caliente ofreciendo la tercera posibilidad: materia oscura templada. Es decir, partículas medianamente masivas y medianamente rápidas. El problema es que, de acuerdo a sus características, los neutrinos estériles deberían desintegrarse produciendo una señal de rayos X que hasta ahora no se había observado.
En febrero de este año, los telescopios espaciales Chandra de la NASA y XMM-Newton de la Agencia Europea del Espacio (ESA) detectaron señales de rayos X sin identificar, procedentes, entre otros, de la galaxia de Andrómeda y del cúmulo de Perseo, y que encajan con la desintegración de un neutrino estéril con una masa de 7.000 eV, o 7 keV, según el físico de la Universidad de California en Irvine (EE. UU.) Kevork Abazajian. «Ahora hay una señal de rayos X consistente con materia oscura de neutrinos estériles que mis colegas y yo ya pronosticamos que podría estar ahí en 2001«, expone el científico a Ciencias Mixtas.
Las predicciones de neutrinos estériles hasta ahora se habían topado con piedras en el camino, como una temperatura aún no lo suficientemente fría (es decir, una masa demasiado pequeña) para explicar la cohesión de las galaxias y cúmulos. Sin embargo, Abazajian cree haber superado este obstáculo, proponiendo para los neutrinos estériles un mecanismo de formación, endemoniadamente llamado Efecto Mikheyev-Smirnov-Wolfenstein (MSW), que en términos simples modifica la oscilación de los neutrinos, haciéndolos comportarse como si su masa fuera mayor. En estas condiciones, el modelo matemático empleado por Abazajian hace cuadrar algunos problemas pendientes en la formación de las galaxias que no terminan de encajar en el modelo de materia oscura fría, como «la densidad central de las galaxias satélites del Grupo Local de galaxias», al que pertenece nuestra querida Vía Láctea.
La galaxia de Andrómeda en dos imágenes combinadas de infrarrojo (en naranja), tomada por el telescopio espacial Herschel, y en rayos X (en azul), tomada por el telescopio espacial XMM-Newton. ESA/Herschel/PACS/SPIRE/J. Fritz, U. Gent; X-ray: ESA/XMM Newton/EPIC/W. Pietsch, MPE.
«El objetivo del estudio era comprobar qué tipo de materia oscura es consistente con la señal de rayos X detectada. Es decir, si la materia oscura generada por resonancia [el Efecto MSW] es relativamente caliente, templada o fría. Mis resultados muestran que la señal está exactamente donde el mecanismo de producción resonante impone un tope en la formación de galaxias precisamente en el punto preferido por las observaciones y teorías de formación de galaxias», explica Abazajian.
Con todo, el físico no cree que su estudio, publicado en la revista Physical Review Letters, dé el asunto por zanjado. «No creo que haya pruebas de la existencia de los neutrinos estériles, ni que la ciencia pruebe nada. Es un proceso de acumulación de indicios a favor o en contra de un modelo. Hay indicios significativos de una señal que podría proceder de materia oscura de neutrinos estériles, y es interesante que los parámetros proporcionen las propiedades adecuadas para la formación de galaxias».
Abazajian piensa que «la discusión estaría resuelta en su mayoría» cuando se obtengan indicios adicionales, alguno de los cuales, opina, llegará «posiblemente el próximo año». Entre ellos, el físico menciona la comprobación de «su presencia en varios tipos distintos de objetos de materia oscura en el cielo (galaxias enanas, galaxias de campo [aisladas], cúmulos…)», o una determinación precisa de si los datos cuadran con el perfil de densidad de la materia oscura. Sin embargo, el investigador es optimista y piensa que sus resultados se confirmarán: «Si se verifica que la señal de rayos X es materia oscura, mis cálculos se convertirán en la base para entender cómo esta materia oscura afecta a la formación de galaxias en el modelo cosmológico estándar».
¿Qué ocurrirá entonces cuando George Lucas escuche que la materia oscura no necesita frío? Quizá a partir de ahora los jedis puedan encontrar sus botellitas de la Fuerza, que se conservan fuera del frigorífico, en los lineales de leche del súper.