¿Cómo se creó en Chile el mayor mapa de la misteriosa materia oscura?

Es el resultado del esfuerzo de más de 200 científicos en seis países.

Un mapa que muestra lo que parecía imposible visualizar, la materia oscura del Universo.

El mapa fue realizado por los investigadores del proyecto internacional denominado Dark Energy Survey, DES, literalmente Cartografiado de la Energía Oscura.

La teoría actual sostiene que el tipo de materia que conocemos, desde nosotros mismos hasta las galaxias, constituye sólo cerca del 4% del universo. El resto es materia oscura (cerca del 20%) y energía oscura (más del 70%).

¿Pero qué es la materia oscura y en qué se diferencia de la energía oscura?

BBC Mundo habló con uno de los investigadores españoles que participa en el proyecto, Enrique Gaztañaga.

"Tenemos evidencias claras de que la mayor parte de materia en el universo (cerca del 80%) no está hecha de materia ordinaria, como la que forman los átomos, las estrellas o galaxias que observamos. Es un nuevo tipo de materia que llamamos materia oscura", dijo a BBC Gaztañaga, profesor de investigación del Consejo Superior de Investigaciones Científicas en el Instituto de Ciencias del Espacio de Barcelona (www.ice.cat).

La materia oscura no emite ni absorbe luz, por lo que es imposible verla directamente.

Pero los científicos saben que existe por los efectos que provoca, al ejercer atracción gravitatoria sobre la materia que sí podemos ver.

"Podemos medir como esta materia oscura está sometida a los efectos de la fuerza de la gravedad, atrayendo a otros cuerpos que son visibles en nuestros telescopios, pero ella en si es invisible (no emite luz ni interacciona eletromagnéticamente)".

Un ejemplo de esos efectos se ve en las galaxias en espiral, que giran más rápido de lo que deberían si la única materia que existiese en ellas fuese la visible.

Energía oscura

La energía oscura es diferente y es la misteriosa fuerza que sería responsable de la aceleración en la expansión del universo.

"La energía oscura no se comporta como la materia. Cuando el universo se expande la densidad de materia disminuye (se diluye como en un gas), mientras que la densidad de energía oscura se mantiene constante", explicó Gaztañaga.

"Es como si al expandir el espacio apareciese milagrosamente más energía. Esto es lo que pasa cuando el vacío tiene energía, algo que predice el principio de incertidumbre de Heisenberg de la mecánica cuántica".

"El problema es poder predecir cuál es esta densidad de energía. Los modelos teóricos no permiten hacerlo. Aun así, la expansión acelerada del universo nos permite deducir que esta energía oscura existe y que tiene un valor positivo y representa entre el 70 y 75% de la energía del cosmos".

El problema es que los modelos teóricos no saben predecir cual deberia de ser esta densidad de energia del vacío... ni siquiera esta claro que modelo usar, explicó Gaztañaga.

"Sin embargo, podemos deducir su valor a partir de las mediciones de la expansión acelerada, que nos indica que tiene un valor positivo y representa entre el 70 y 75% de toda la energía y materia en el cosmos. En el futuro con los datos de DES esperamos poder medir si esta densidad es realmente constante o no".

El investigador señaló que el universo era "muy homogéneo y aburrido inicialmente".

"La densidad era igual en todas partes. Hoy en día la densidad media es muy pequeña (unos atomos por metro cúbico) en la mayor parte del universo."

"Pero hay zonas, como nuestro planeta o nuestro cuerpo donde las densidades de materia son enormes (1 seguido de 30 ceros mayor que la media). ¿Cómo ha sucedido esto? ¿Cómo hemos llegado a esta situación? Sin la materia oscura o la energía oscura no se habrían podido formar galaxias, estrellas y planetas que alojen vida como la nuestra."

Detectando lo invisible

Los círculos grises representan grupos de galaxias. Su presencia tiende a coincidir con las zonas de mayor densidad.

Si la materia oscura no puede observarse, ¿cómo logran los científicos mapear su presencia?

El proyecto usa imágenes de una de las más potentes cámaras digitales del mundo.

La cámara de 570 megapixeles, Cámara de Energía Oscura o DECam, se encuentra montada en el telescopio Víctor M. Blanco en el observatorio de Cerro Tololo en Chile.

Se requieren instrumentos de enorme precisión para detectar la materia oscura en base a la forma en que afecta la luz de galaxias distantes.

"La cámara es la más potente en funcionamiento y permite hacer mapas de galaxias unas 20 veces más rápido que las cámaras anteriores".

El legado de Einstein

Gazteñaga explicó a BBC Mundo que el mapa muestra la distribución de toda la materia (incluida la materia oscura) proyectada en el cielo.

"Einstein predijo que toda fuente de energía está sometida a la gravedad y que por tanto la luz también sería atraída por la materia. Esta predicción fue confirmada en el famoso experimento del eclipse solar de 1922, cuando se vio que el sol doblaba la trayectoria de la luz de la estrellas que pasaba cerca de este durante un eclipse (sin eclipse no se ve). A este efecto se le llama lente gravitatoria".

El investigador español señaló que el mapa se obtuvo a partir de ese efecto lente gravitatorio, estudiando la deformación de las imágenes de las galaxias más profundas.

"Los mapas muestran la distribución de materia y la amplitud y tamaño de sus fluctuaciones (las estructuras que darán lugar a galaxias y planetas)".

"Es el mapa contiguo más grande que se ha hecho hasta la fecha. Pero es sólo una pequeña parte de lo que esperamos hacer con el Dark Energy Survey en los proximos tres años".

Gaztañaga señaló que se espera elaborar un mapa 30 veces mayor que permitirá conocer las propiedades de la expansión cósmica con precisión de 1%.

Fuente y más información: BBC 

Un Programa de la Comisión Nacional de Investigación Científica y Tecnológica de Chile.
Moneda 1375, piso 11, Santiago de Chile. Teléfonos (56-2) 23654571, (56-2) 23654573 / Email: explora@conicyt.cl