Hay algo desconcertante y al mismo tiempo atractivo sobre la materia oscura: lo gobierna todo, pero no la vemos. Sabemos que está ahí porque las galaxias giran demasiado rápido, porque la luz se curva más de lo esperado y porque el universo, tal como lo conocemos, simplemente no podría existir sin ella. Y, sin embargo, no sabemos exactamente qué es.

Se estima que alrededor del 85 % de la materia del universo es materia oscura. No emite luz, no la refleja y apenas interactúa con la materia ordinaria. Pero su gravedad actúa como un esqueleto invisible que sostiene las galaxias, agrupa cúmulos y guía la evolución del cosmos desde sus primeras etapas. Sin ella, las leyes de la física que describen el universo a gran escala no encajarían: las galaxias se desharían, las estructuras cósmicas no se habrían formado y el mapa del universo sería irreconocible.

Durante décadas, los físicos han intentado imaginar qué tipo de partícula podría ser la responsable de este “esqueleto”. La hipótesis más sencilla (y durante mucho tiempo la favorita) es que la materia oscura está formada por un único tipo de partícula, estable y prácticamente inerte, que se distribuye por el universo formando halos invisibles alrededor de las galaxias. Pero esa simplicidad empieza a resquebrajarse.

Un nuevo estudio publicado en arXiv propone una posibilidad más compleja: que la materia oscura no sea una sola cosa, sino al menos dos estados distintos de una misma entidad. En este modelo, desarrollado por físicos del acelerador de partículas del FermiLab y por el director del detector de partículas Ice Cube, la materia oscura existiría en dos versiones casi idénticas, separadas por una pequeña diferencia de masa. Estas dos “formas” no serían independientes: podrían transformarse una en otra, bajo ciertas condiciones. Y, lo más importante, solo cuando ambas coinciden pueden producir señales detectables.

Aquí entra uno de los grandes misterios actuales. Algunos experimentos han detectado un posible exceso de radiación gamma en el centro de la Vía Láctea, que podría interpretarse como una señal de aniquilación de materia oscura. Pero esa señal no aparece en galaxias enanas, donde también debería estar presente si el modelo estándar fuera correcto.

La nueva propuesta ofrece una salida elegante a esta contradicción. En regiones como nuestra galaxia, donde las partículas se mueven más rápido, la materia oscura podría “excitarse”: pasar de su estado más ligero a uno ligeramente más pesado. Una vez en ese estado, puede interactuar con su contraparte y producir señales observables. En cambio, en galaxias más pequeñas y frías, las partículas no tendrían suficiente energía para dar ese salto, y la señal simplemente no aparecería.

“Podrías tener dos tipos de partículas de materia oscura, y ambas necesitan encontrarse para producir una señal”, explica Gordan Krnjaic, coautor del estudio -. Lo que intentamos señalar en este estudio es que podría existir un tipo diferente de dependencia ambiental, incluso si la probabilidad de aniquilación es constante en el centro de la galaxia. La materia oscura podría estar compuesta simplemente por dos partículas distintas, y estas dos partículas tendrían que encontrarse para aniquilarse”.

Esa dependencia del entorno, de la energía, de la velocidad, de la historia de cada galaxia, introduce una idea nueva: que la materia oscura no se comporta igual en todas partes. Hasta ahora, muchos modelos asumían una relación directa entre dónde hay materia oscura y qué señales deberíamos detectar. Este nuevo enfoque rompe esa conexión. Sugiere que el universo oscuro podría ser tan complejo como el visible, con “estados”, transiciones y comportamientos que dependen del contexto.

¿Significa esto que hemos descubierto por fin qué es la materia oscura? No. Sigue siendo una hipótesis. Pero es una hipótesis interesante porque no solo intenta encajar los datos, sino también explicar por qué, en algunos lugares del universo, la materia oscura parece “hablar”… y en otros guarda silencio.