¿Cómo se formaron las galaxias? Piensa en ese universo primitivo que, hace 13.800 millones de años, estaba condensado en una singularidad, un punto en el espacio y en el tiempo que empezó a expandirse con violencia. ¿Cómo pasa la materia a organizarse en “grumos”? La respuesta fácil sería decir que, algunas zonas más densas del espacio ejercían una mayor gravedad sobre sus alrededores, iniciando el proceso de acreción, como si fuera una bola de nieve cósmica. En parte sabemos que ese universo primigenio no era tan homogéneo. Las llamadas fluctuaciones cuánticas permitían ciertas irregularidades que actuaron como las semillas de lo que ahora son galaxias, pero hay otro problema… Por lo que sabemos sobre la gravedad, la materia que hay en el universo no parece suficiente para que se empezaran a formar las galaxias.

Evidentemente, lo que predigan nuestras teorías trae bastante sin cuidado a la naturaleza, que es lo que es, incontestablemente. Así que hay dos opciones: o desconocemos cómo actúa la gravedad a escalas cósmicas o hay más materia de la que podemos ver. Esa es una de las cuestiones más interesantes de la cosmología y, ahora, el James Webb (un telescopio espacial de 10.000 millones de dólares) parece llevar la contraria a la explicación más aceptada sugiriendo que, tal vez, la materia oscura no exista realmente. El artículo ha sido publicado en la revista The Astrophysical Journal, una de las más prestigiosas del campo y, aunque hará falta mucho más para abandonar a la materia oscura, Stacy McGaugh, astrofísico de Case Western Reserve e investigador principal, no ha dudado en emitir un rotundo: “Te lo dije”.

LAMBDA-CDM

Empecemos por aclarar los dos grandes conceptos que están en juego. Uno de ellos es Lambda-CDM, un modelo que explica la expansión del universo y la formación de galaxias asumiendo que, en realidad, hay más materia de la que vemos. Una sustancia “invisible” que han llamado “materia oscura”. Los autores del artículo indican que “Los astrónomos inventaron la materia oscura para explicar cómo se pasa de un universo temprano muy uniforme a galaxias grandes con mucho espacio vacío entre ellas que vemos hoy.” Una frase bastante injusta que deja entrever un enfoque más personal que científica.

Sería más correcto decir algo así como que: los científicos supusieron la posible existencia de la materia oscura para explicar la rotación de las galaxias y, desde entonces, ha permitido reproducir con precisión observaciones a gran escala, como la distribución de la materia a través de los cúmulos de galaxias y la radiación de fondo de microondas. Por algo es la hipótesis más apoyada por la comunidad científica para explicar los primeros momentos del universo.

MOND

Sin embargo, no es todo tan perfecto en el modelo Lambda-CDM. Por ejemplo, tiene problemas para explicar las propiedades de algunas galaxias especialmente pequeñas y surgen algunas inconsistencias a escalas galácticas. Sin embargo, un año después de que se propusiera Lambda-CDM, en 1998, vio la luz MOND, su rival que, en lugar de asumir que existía más materia de la que podíamos ver, el error de cálculo estaba en nuestra comprensión de la gravedad.

De hecho, MOND significa algo así como “Dinámica Newtoniana Modificada” y plantea que, quizás, la gravedad se intensifica a escalas tan grandes o a aceleraciones muy bajas. Esto permitiría mantener unidas a las Galaxias sin necesidad de teorizar una supuesta materia oscura. Lo cierto es que MOND se ha apuntado algunos tantos estos años. Por ejemplo, ha predicho correctamente la rotación de las galaxias espirales y la distribución de la materia en galaxias enanas. El problema es que MOND tiene dificultades para explicar estructuras a gran escala y la radiación de fondo de microondas con la misma precisión que Lambda-CDM y eso es un gran hándicap. Sin embargo, el artículo publicado en The Astrophysical Journal parece sumar un tanto bastante relevante a MOND.

No tan pequeñas

Cuando hablamos sobre formación de galaxias Lambda-CDM y MOND proponen escenarios relativamente diferentes. Lambda-CDM, por ejemplo, predice que las galaxias se formaron lentamente, comenzando con pequeñas estructuras que se fueron fusionando a través de la atracción gravitacional de la materia oscura. Si esto fuera cierto, el James Webb debería ser capaz de captar fuentes de luz pequeñas y tenues en el universo lejano, cuando todavía era joven (porque en el espacio la luz de lo que está más lejos puede tardar miles de millones de años en llegar a nosotros, ofreciéndonos una instantánea del pasado). Pues bien, contra todo pronóstico, Lambda-CDM no ha sido capaz de observar tal cosa.

MOND, en cambio, predice que las galaxias podrían formarse rápidamente en el universo siendo grandes y brillantes como las que ha observado el James Webb. Así que, seamos más de una hipótesis o de la otra, estas pruebas sugieren que, desde luego, el origen de nuestras galaxias no fue exactamente como suponíamos y, quién sabe, tal vez estemos a las puertas de una revolución en la cosmología.

QUE NO TE LA CUELEN:

• Las pruebas aportadas no son suficientes para rechazar Lambda-CDM en favor de MOND. De hecho, las debilidades de MOND siguen presentes y, por lo tanto, cabe la posibilidad de que ni una ni otra sean correctas y haga falta nueva física para explicar estas observaciones.

REFERENCIAS (MLA):

• McGaugh, Stacy, et al. "Accelerated Structure Formation: the Early Emergence of Massive Galaxies and Clusters of Galaxies." The Astrophysical Journal, 12 Nov. 2024.