Piense en todo lo que existe en el universo. Hornos espaciales gigantes como nuestro Sol. Gigantes gaseosos, junto a los cuales nuestro planeta será solo un enano. Filas de asteroides corriendo por el espacio vacío. Estrellas distantes a miles de años luz de distancia. Todo esto es menos del 5% de la masa del universo. ¿Donde esta el resto? Esto sigue siendo un misterio. Nuestro universo gigantesco podría haberse formado con partículas de materia oscura que ni siquiera habíamos tenido la oportunidad de observar. Los científicos están tratando de probar su existencia y con ellos la existencia de "estrellas oscuras".
Hay un elemento que puede constituir hasta el 25% del universo. No podemos sentirlo ni verlo. No interactúa con la luz. Ni siquiera consta de los componentes básicos a los que estamos acostumbrados: electrones y protones dentro de los átomos que forman toda la materia.
Se trata de "materia oscura", y los científicos han intentado comprender qué es durante décadas. La astrofísica teórica Katherine Freese es una de las que buscan estos misteriosos ladrillos de la vida. Hace treinta años, su teoría de un pegamento invisible que ayudó a dar forma al universo llevó a la construcción de aceleradores de partículas subterráneos en toda la tierra, como las máquinas del CERN. ¿Qué están buscando? Estas partículas se llaman débiles (WIMP) y, según Freese, las estrellas hechas de este material fantasmal podrían haber ayudado a que el cosmos se formara hace miles de millones de años.
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Los débiles (partículas masivas que interactúan débilmente) son partículas grandes que no interactúan con las fuerzas electromagnéticas. Esto los hace "oscuros": no se pueden observar usando los sensores electromagnéticos que los humanos han usado para estudiar el universo durante los últimos cien años.
Pero gracias a la teoría de la supersimetría, que implica que cada partícula conocida tiene un equivalente de "antimateria", hay un vacío en nuestro atlas de partículas actual, y WIMPS puede llenar ese vacío perfectamente. Están en todas partes, pero no dejan ningún rastro porque son reacios a interactuar con las partículas ordinarias que los rodean.
“Bueno, si tomamos todos los objetos de nuestra vida diaria: su cuerpo, la silla en la que se sienta, el aire que respira, las paredes que nos rodean, agregamos los planetas, agregamos las estrellas, todo esto está hecho de átomos que entendemos, pero toda esta materia atómica constituye solo el 5% de nuestro universo, ¡el cinco por ciento! Por lo tanto, hay otro 95% que debemos comprender. Y aquí es donde entra la materia oscura y la energía oscura. Cuando pasan a través de ti, miles de millones de partículas por segundo, no lo notas, porque la interacción débil es realmente débil, no sucede nada.
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¿Cómo encuentras lo que no tienes forma de ver?
“Una buena analogía para la materia oscura es el viento. No lo vemos, es invisible y, sin embargo, estamos seguros de que existe porque las hojas crujen. Lo mismo ocurre con la materia oscura. Vemos que junta las cosas … es materia, lo que significa que siente gravedad. Ella se acurruca y junta las cosas. Sabemos que existe por eso, pero no sabemos en qué consiste.
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Si existen los débiles, y Freese está seguro de que existen, deberían haber aparecido poco después del Big Bang.
Freese exploró esta teoría con sus compañeros astrofísicos Paolo Gondolo en la Universidad de Utah y Doug Spoliar en la Universidad de Estocolmo en Suecia. Buscaron las primeras "estrellas oscuras" que se formaron en los primeros días del universo.
A pesar de su nombre, estas estrellas antiguas eran deslumbrantes: vivían de la aniquilación de la materia oscura. Y algunos de ellos podrían vivir en los rincones más lejanos del Universo, brillando radiantemente.
"Las estrellas oscuras comenzaron con las mismas masas que el Sol, pero podían crecer cada vez más hasta convertirse en una masa de millones de soles y miles de millones de veces más brillantes".
“El próximo gran telescopio, el telescopio espacial James Webb, una extensión del famoso telescopio espacial Hubble, podrá encontrar estrellas oscuras. Al hacer esto, no solo encontraremos un tipo de estrellas completamente nuevo, que ya es sorprendente en sí mismo, sino que también demostraremos que viven de las WIMP. Entonces, el problema se resolverá por sí solo.
Y eso podría significar el final de uno de los desafíos más difíciles de la ciencia moderna. Los científicos han estado tratando de resolver el problema de la materia oscura desde la década de 1930, pero los indicios de su existencia aparecieron mucho antes.
“Cuando la gente estudió el movimiento del sol y los planetas a su alrededor, se dieron cuenta de que los planetas centrales se mueven con bastante rapidez, pero cuanto más lejos del centro, más lento es el movimiento”, dice Freese.
"Entonces pensaron, está bien, estas son las leyes de Newton, las conocemos, estas son las leyes de la naturaleza, veamos estructuras más grandes: galaxias y cúmulos de galaxias".
“Pero eso no es lo que encontraron: descubrieron que a medida que te mueves desde el centro de la galaxia, todo se mueve a la misma velocidad. Fue bastante extraño.
Freese cree que las estrellas y los planetas que vemos en el cielo nocturno son la culminación de una larga cadena de reacciones que comenzó con estas partículas que interactúan débilmente. Y dice que sin partículas de materia oscura, el universo no podría haberse convertido en lo que es. "Las estructuras en las que vivimos, las galaxias y los cúmulos de galaxias, no podrían haberse formado si la materia oscura no hubiera formado la red cósmica en la que vivimos".
“Es decir, primero se unió la materia oscura, y luego los átomos, neutrones y protones ordinarios y así sucesivamente, junto con la materia oscura, formaron protogalaxias que llevaron a la aparición de galaxias, planetas y estrellas. Pero para comenzar a formar esta estructura, se necesita materia oscura.
ILYA KHEL
