Encuentran la materia (bariónica) que “faltaba” en el universo.

Decía Sócrates aquello de que “solo sé que no sé nada” y desde entonces, muchos estudiosos le han dado la razón. A medida que uno aprende va aumentando el área de conocimientos que domina, pero hay un problema, cuando un círculo se hace más grande, su perímetro también crece, nos vuelve más capaces de ver todo lo que hay fuera, tras la frontera de nuestro conocimiento. Incluso sabiéndonos cultos, nos condena a ser conscientes de todo lo que aun desconocemos y la ciencia cuenta con el ejemplo más paradigmático de este fenómeno tan socrático. Solo el 5% de nuestro universo está formado por materia “normal”, del tipo que conocemos aquí en la Tierra. Un dato así puede hacernos sentir diminutos, pero el giro llega al clarificar que el 95% restante no es vacío, sino una forma distinta de materia y energía.

Todo ese mundo ignoto es a lo que llamamos materia y energía oscuras. Es posible que ya hubieras escuchado hablar de todo esto, pero lo cierto es que hay un último giro del que no se suele hablar. Nos consolamos pensando que, si bien hay un 95% de nuestro universo cuya sustancia no conocemos, el otro 5% lo tenemos más que dominado, pero lo cierto es que no. Cuando los astrofísicos estudiaban el cosmos y trataban de calcular la distribución de la materia “normal” (a partir de ahora “bariónica”), se dan cuenta de que solo alcanzan a detectar la mitad de la que teóricamente debería existir. Así ha sido durante décadas y eso nos lleva a preguntar: ¿Dónde está toda esa materia perdida? ¿Qué ocurre con ese 2,5% de nuestro universo? Precisamente a esto es a lo que acaba de dar respuesta un grupo de investigadores del Instituto de Astrofísica Canario.

Materia bariónica

Antes que nada, tal vez convenga recordar qué es la materia bariónica, esa que normalmente entendemos como materia a secas y que compone prácticamente todo lo que conocemos. En una primera aproximación, podríamos decir que la materia bariónica es aquella que está formada por bariones, y más allá de esta obviedad, convendría añadir que los bariones son partículas como, por ejemplo, los neutrones y protones que componen nuestros átomos. Protones, neutrones y otros bariones tienen mayormente dos cosas en común.

En primer lugar, que poseen una masa reseñable comparados con otras partículas, algo que encaja bastante bien con lo que intuitivamente entendemos por “materia”. En segundo lugar, comparten el estar formados a su vez por “componentes” más pequeños, concretamente tríos de unas partículas subatómicas llamados quarks.

En función de cómo se combinen los distintos tipos de quarks podemos obtener neutrones (dos quarks down y un up) o protones (dos quarks up y un down). Puede sonar engorroso, pero la idea básica es que la materia bariónica estará formada en última instancia (hasta donde sabemos) por tríos de quarks. Esto le confiere propiedades interesantes, haciéndola capaz de interactuar con el electromagnetismo (como la luz) o la gravedad. Gracias a ello podemos verla, o al menos, podemos siempre que se den las condiciones adecuadas.

Corrimiento al rojo

El siguiente punto clave para comprender el avance reside en la luz. Como sabemos desde los trabajos de Einstein, la velocidad de la luz en el vacío es una constante y eso significa que no podemos acelerarla para vaya más rápido de lo que ya va ni decelerarla para que vaya más lenta. Esto tiene una especial importancia cuando pensamos en observar el cosmos. Desde tiempos de Edwin Hubble tenemos pruebas acerca de que la mayoría de las galaxias se están alejando de nosotros ¿cómo se comportaría la luz que nos envían en estos casos? Si nos lanzan una pelota a 30 kilómetros por hora desde un coche que se aleja de nosotros a 20 kilómetros por hora, habría que restar la velocidad del coche a la de la pelota para saber a qué velocidad sentiríamos nosotros que se está moviendo (10 kilómetros por hora) Sin embargo, no podemos hacer lo mismo con la luz, porque, como hemos dicho, su velocidad en vacío es constante, siempre es de unos 300.000 metros por segundo.

Claro que, esto no significa que la luz llegue inalterada hasta nosotros. En estas situaciones tiene lugar el llamado efecto Doppler, por el cual, una onda (como las electromagnéticas que componen la luz) aumentan su frecuencia cuando se emiten desde el frente de un objeto en movimiento y la reducen cuando escapan de su retaguardia. En el caso de las ondas de sonido esto significa que una ambulancia que se acerca a nosotros suena más aguda (mayor frecuencia) que una que se aleja (menor frecuencia). En el caso de la luz, cuando un objeto brillante se acerca aumenta la frecuencia y con ello su coloración se vuelve algo más azulada. Si se aleja, por la contra, reducirá su frecuencia y diremos que está “corrido al rojo”.

Así fue como Edwin Hubble demostró que la mayoría de las galaxias se alejan de nosotros, porque al analizar su luz vio que estaba corrida al rojo. Cuanto más lejos estaban de nosotros, más rápido se alejaban y más rojas se veían. No obstante, la velocidad y la distancia no es la única información que podemos obtener del corrimiento al rojo.

Una nueva mirada

Todos los cuerpos con temperatura emiten radiación electromagnética, más cuanto más grandes y calientes estén. Cuanto más emitan más fácil será detectarlos a grandes distancias y al parecer, ese 50% de materia bariónica perdida no es “visible” porque está demasiado fría y, por lo tanto, no emite la radiación suficiente como para que podamos verla desde la Tierra.

Para evitar esta complicación, los investigadores del Instituto de Astrofísica de Canariashan combinado los mapas de corrimiento al rojoque tenemos con un segundo tipo de mapa de la llamada radiación de fondo de microondas (que muestra la temperatura de distintos puntos del universo hace 13.770 millones de años. Al hacerlo, pudieron analizar los resultados sin tener en cuenta las distancias que podían deducirse del corrimiento al rojo y dieron con algo relevante.

Encontraron que el espacio entre galaxias estaba repleto de materia bariónica, ese 50% que faltaba estaba por todos lados en forma de gas ionizado (gas a cuyos átomos se les han arrancado o cedido electrones) Por supuesto, esto es una simplificación de sus investigaciones, las cuales van más allá de la búsqueda de esta materia bariónica. De hecho, han sido publicadas recientemente como tres artículos científicos independientes, versando los otros dos sobre la atracción gravitacional entre galaxias separadas por grandísimas distancias, así como acerca de la naturaleza de la gravedad, habiendo medido con altísima precisión observaciones coherentes con las predicciones de la teoría de la relatividad general de Einstein.

Desde que Atenas condenó a muerte a Sócrates han pasado más de 23 siglos y, sin embargo, sus palabras permanecen inmortales. Incluso ahora que hemos dado con esa materia bariónica faltante y que tenemos una pieza más del puzle de la naturaleza, seguimos sintiendo que lo que nos queda por conocer es un poco más inabarcable de lo que era ayer.

QUE NO TE LA CUELEN:

• La naturaleza de la materia oscura (23% de nuestro universo) y de la energía oscura (72%) todavía está bastante disputada. Son conceptos necesarios para que funcionen nuestras teorías sobre el mundo y que, por ahora, solo han sido detectadas de forma indirecta. Salvando las distancias, a algunos filósofos de la ciencia le recuerda a la antigua idea del flogisto o del éter. Por ahora podríamos decir que la energía oscura es como llamamos a la causa de la expansión del universo y la materia oscura a toda esa materia invisible que no interactúa con la luz pero cuya presencia deducimos por cómo se mueven las galaxias.

REFERENCIAS (MLA):

• Hernandez-Monteagudo, Carlos; Chaves-Montero, Jonas; Angulo, Raul E. “Angular Redshift Fluctuations: a New Cosmological Observable”.
• Chaves-Montero, Jonas; Hernandez-Monteagudo, Carlos; Angulo, Raul E.; Emberson, J. D. “Measuring the evolution of intergalactic gas from z=0 to 5 using the kinematic Sunyaev-Zel’dovich effect”.
• Hernández-Monteagudo, Carlos; Chaves-Montero, Jonás; Angulo, Raúl E.; Ariccò, Giovanni. “Tomographic Constraints on Gravity from Angular Redshift Fluctuations in the Late Universe”.