La gran mayoría de la masa de nuestro universo es invisible y, durante un tiempo, los físicos se han esforzado mucho por comprender qué es esta "materia" elusiva. Se supone que es algún tipo de partícula, hay esperanzas de que el Gran Colisionador de Hadrones pueda producir una partícula de materia oscura o que un telescopio espacial pueda detectar la obvia firma reveladora de rayos gamma de las partículas de materia oscura que chocan. Pero hasta ahora, las pistas han sido pocas y espaciadas; un problema que obliga a los físicos teóricos a pensar en nuevas ideas.
En un artículo de opinión alucinante de 2017 para Nautilus , la famosa física teórica Lisa Randall profundizó en una de las posibilidades más extremas para la materia oscura. En lugar de pensar en la materia oscura como un tipo de partícula, ¿podría la materia oscura estar compuesta por una familia completa de partículas que crean estrellas oscuras, galaxias oscuras, planetas oscuros y, quizás, vida oscura ? La química de este universo oscuro podría ser tan rica y variada como nuestra "química ordinaria".
Pero no se emocione por tener un encuentro cercano con estos "alienígenas oscuros" todavía.
El problema de la materia oscura
Nuestro universo es un lugar maravilloso pero confuso.
En las últimas décadas, nos hemos dado cuenta de que el 84,5 por ciento de la materia del universo es invisible . Dado el extraño apodo de "materia oscura", esta materia existe en un estado que no interactúa con la materia "ordinaria". Como la "energía oscura", estas cosas son "oscuras" porque no entendemos qué son.
Si hubiera un bulto de materia oscura en mi escritorio, no tendría forma de saber que estaba allí. De hecho, el bulto de materia oscura no podía "sentarse" en mi escritorio en absoluto. Caería a través del escritorio y el piso y descendería a la corteza terrestre, acelerando hacia el pozo gravitacional en el núcleo de nuestro planeta. O podría alejarse inexplicablemente al espacio. La materia oscura está interactuando tan débilmente que el bulto pasaría a través de toda la materia ordinaria como si ni siquiera estuviera allí.
A pequeña escala, el efecto gravitacional de la materia oscura es minúsculo, pero a distancias cosmológicas, la presencia de la materia oscura se siente sin duda alguna: se puede observar indirectamente a partir de su influencia gravitacional en los cúmulos de galaxias y su impacto en el giro de las galaxias. Entonces sabemos que está ahí afuera, simplemente no podemos verlo.
Sin embargo, no sabemos qué es "eso", aunque existen teorías.
La materia ordinaria, también conocida como materia bariónica, interactúa a través de las fuerzas nucleares electromagnéticas, gravitacionales, débiles y fuertes. Estas fuerzas transfieren energía y proporcionan la estructura de toda la materia. La materia oscura, por otro lado, generalmente se ve como una nube amorfa de "cosas" que no pueden interactuar a través de las fuerzas electromagnéticas, débiles o fuertes. Por tanto, se asume que la materia oscura es "no bariónica". (Aunque hay algunas teorías que apuntan a una fuente bariónica de materia oscura, en particular MACHO , u objetos de halo compactos masivos. Solo se pueden observar los efectos gravitacionales de la materia no bariónica cuando se aglutina una cantidad suficiente de material.
El candidato principal en la búsqueda de materia oscura es el acertadamente llamado WIMP, un acrónimo de partícula masiva de interacción débil. Como sugiere su nombre, esta partícula hipotética no interactúa con la materia normal; por lo tanto, no es bariónica.
Los modelos cosmológicos establecidos predicen que la materia oscura, ya sea WIMP o alguna otra forma como "axiones", le da estructura a nuestro universo y generalmente se simplifica demasiado como el "pegamento" que mantiene unido nuestro universo . Agrupada como una red tridimensional en expansión, la materia oscura influye en la evolución de las galaxias. Como cuentas en una cuerda, estos cúmulos de materia oscura acorralaron gravitacionalmente la materia ordinaria en cúmulos de galaxias con vastos vacíos en el medio.
La astrónoma Vera Rubin , mientras observaba el giro de las galaxias, notó por primera vez que la mayor parte de la materia en las galaxias no se puede ver. Sólo un pequeño porcentaje es visible como estrellas, gas y polvo; el resto está contenido en un halo de materia oscura grande pero invisible. Es como si nuestra galaxia visible de materia ordinaria fuera simplemente el tapacubos de una rueda masiva de materia oscura que se extiende mucho más allá de los límites de lo que podemos ver.
En una investigación publicada por Randall y su equipo en 2013 , se exploró una vista más compleja de la materia oscura y se aplicó a esta masiva "galaxia oscura" en la que está incrustada nuestra galaxia visible. En esta vista, el halo de materia oscura de nuestra galaxia no está compuesto de un solo tipo de masa amorfa de materia no bariónica.
"Parece muy extraño suponer que toda la materia oscura está compuesta de un solo tipo de partícula", escribe Randall en su artículo de opinión. "... un científico imparcial no debería asumir que la materia oscura no es tan interesante como la materia ordinaria y que necesariamente carece de una diversidad de materia similar a la nuestra".
¿Un rico "universo de sombras"?
Así como nuestro universo visible está gobernado por el Modelo Estándar de la física , una familia de partículas bien probada (incluido el famoso bosón de Higgs) y fuerzas, ¿podría un modelo rico y variado de partículas de materia oscura y fuerzas oscuras operar en este halo galáctico oscuro?
Esta investigación sigue el camino lógico de asumir que hay una rica variedad de física desconocida en el sector oscuro, podría haber un universo, llamémoslo el "universo de la sombra", que existe en paralelo al nuestro y posee todas las complejidades de nuestro universo visible. ¿tiene que ofrecer?
Los astrofísicos han planteado la hipótesis en el pasado de que las " estrellas oscuras ", estrellas hechas de materia oscura, pueden haber existido en nuestro universo primordial y pueden persistir hasta el día de hoy. Si este es el caso, argumenta Randall, quizás también se hayan formado "planetas oscuros". Luego lleva esta idea un paso más allá: si hay una familia de partículas de materia oscura, gobernada por fuerzas solo accesibles en el sector oscuro, ¿podría este reino también tener una química compleja? Si es así, ¿podría haber vida?
Sin embargo, si existe una "vida en la sombra" que vive sus días paralelos a nuestro universo, puede olvidar cualquier esperanza de detectarla.
La vida de las sombras permanecerá en las sombras
Podría ser tentador usar esta hipótesis para explicar los misterios cotidianos o incluso las afirmaciones paranormales que la ciencia no puede confirmar. ¿Qué pasa si "fantasmas" o "luces en el cielo " inexplicables son estas criaturas oscuras haciendo sentir su presencia en nuestro reino?
Aunque esto podría ser una historia divertida de ciencia ficción, las criaturas oscuras vivirían en el universo de sombras que es totalmente incompatible con la materia ordinaria. Sus partículas y fuerzas no tendrían impacto en nuestro universo. Podría estar escribiendo este artículo en lo profundo de una selva tropical de materia oscura llena de criaturas en un ecosistema de materia oscura rugiente, pero no tengo ni idea.
Pero a medida que convivimos con este universo sombra en el mismo espacio-tiempo - no hay dimensiones adicionales o múltiples universos necesarios - no es una señal de que podría ser transferido.
Las ondas gravitacionales se descubrieron solo en 2016 y la primera detección de estas ondas en el espacio-tiempo fue causada por la colisión de agujeros negros. Parece plausible que las ondas gravitacionales se detecten en el sector oscuro así como en nuestro universo, pero solo los eventos cósmicos más poderosos en el sector oscuro serían detectables aquí.
En resumen, es casi seguro que nunca probaremos la existencia de lindas criaturas de materia oscura, pero Randall hace un punto importante. Al imaginar la fuente de la materia oscura, sería prudente ir más allá de nuestro prejuicio de que la materia oscura es una simple partícula; podría representar una familia compleja de partículas y fuerzas de materia oscura que están más allá de lo que podamos imaginar.
