“El enigma de la materia oscura se resolverá en esta década

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DEPARTAMENTO DE COMUNICACIÓN
NOTA DE PRENSA
Interviene hoy en el Ciclo de Conferencias sobre Astrofísica y Cosmología de la
Fundación BBVA, en Madrid
“El enigma de la materia oscura se
resolverá en esta década”, pronostica
el astrofísico Konrad Kuijken

Kuijken es director científico del Observatorio de Leiden, en Holanda, y
lidera uno de los más ambiciosos programas de investigación sobre
materia y energía oscuras, de reciente creación

La materia y la energía oscuras son dos de los principales misterios de la
ciencia actual: constituyen el 95% de todo lo que hay en el universo, pero
simplemente no se sabe lo que son

Kuijken utiliza lupas gravitatorias naturales, un fenómeno predicho por
Einstein, para intentar desentrañar el enigma
14 de diciembre de 2011.- “Nuestra falta de conocimiento es muy incómoda”,
afirma Konrad Kuijken, director científico del Observatorio de Leiden, en Holanda.
Se refiere a “dos de los principales retos de la física y de la cosmología hoy en
día”: desvelar la naturaleza de la materia oscura y de la energía oscura. Pese a
sus nombres de ciencia ficción, la materia y la energía oscuras son muy reales.
Juntas constituyen el 95% de todo lo que hay en el universo, y simplemente no se
sabe lo que son. De ahí la incomodidad de Kuijken, que explica hoy en la
Fundación BBVA, en Madrid, cómo los investigadores de este lado oscuro del
universo dedican todo su ingenio a interpretar las pistas disponibles y a buscar
otras nuevas.
Kuijken, director de una de las más ambiciosas campañas de observación en
marcha para resolver los enigmas de la materia y la energía oscuras, habla
desde la primera línea de ataque al problema. Su conferencia describe la
estrategia de investigación astrofísica más prometedora hoy día en esta área,
que se basa en el fenómeno -predicho por Einstein- de las lentes gravitacionales.
“La mayor parte de la materia y la energía que hay en el universo es oscura: no
emite radiación electromagnética [luz] de ninguna clase”, explica Kuijken. “La
materia oscura rodea las galaxias, formando halos oscuros que contienen entre
seis y diez veces más materia de la que podemos ver. La energía oscura es aún
más misteriosa; sólo sabemos de ella que es la causa de que el universo se esté
expandiendo cada vez más rápido, en lugar de estar decelerándose por efecto
de la gravedad, como se esperaría”.
Materia oscura versus energía oscura
Que la expansión del universo se está acelerando por la presencia de energía
oscura se sabe desde hace una década y es el hallazgo que ha sido reconocido
este año con el premio Nobel de Física.
El misterio de la materia oscura es más antiguo. Ya en los años treinta del siglo
pasado los astrónomos constataron, por observaciones del movimiento de las
galaxias, que hay gran cantidad de materia que no se ve, pero que ejerce
atracción gravitatoria. Es más, ahora se sabe que es precisamente esta materia
oculta la que ha dirigido la formación de las galaxias y de las aglomeraciones de
galaxias a lo largo de la evolución del universo –los cálculos indican que la
gravedad que ejerce la materia que emite luz no basta para mantener unidas
las estrellas en las galaxias-.
Pero sigue sin saberse qué partícula elemental constituye la materia oscura. Los
físicos han llegado a establecer diversos tipos de partículas candidatas, y varios
experimentos han presentado recientemente resultados; su interpretación está
no obstante en pleno debate, y aún no hay ninguna detección confirmada.
“Sí, el cerco en torno a la materia oscura se está cerrando poco a poco, pero los
experimentos de física de partículas que tratan de detectar materia oscura aún
no han obtenido resultados convincentes”, dice Kuijken. “Detectar partículas de
materia oscura en el laboratorio demostraría su existencia, determinaría sus
propiedades y abriría un área nueva para la física de partículas; no detectarlas,
en cambio, puede significar bien que realmente no existe la materia oscura, y
que por tanto estamos todos equivocados, o bien que no hemos buscado con el
cuidado y la sensibilidad necesarias”.
En el caso de la energía oscura la situación es más compleja. “La energía oscura
realmente parece no encajar en absoluto con lo que sabemos. Podría ser una
completa sorpresa, en el sentido de que su explicación podría muy bien ser algo
que nadie ha pensado todavía”, señala Kuijken.
Las armas de un astrofísico
En esta situación, ¿cómo se ataca el problema desde la astrofísica? “Como
astrónomo trato de caracterizar cada vez mejor las propiedades tanto de la
materia como de la energía oscuras, a la vez que estudio cómo dieron lugar a la
distribución a gran escala las galaxias que hoy observamos, y a las propias
galaxias”, responde Kuijken.
Esto se logra con observaciones astronómicas orientadas a buscar, por ejemplo,
la huella gravitatoria de las galaxias oscuras en el movimiento de sus galaxias
vecinas. Las observaciones también pueden dar información sobre si la energía
oscura ha existido desde siempre; sobre si es la misma en todas partes; o sobre
cómo ha cambiado a lo largo de la historia del universo.
Una de estas campañas de observación acaba de comenzar. Los investigadores
del programa KiDs (Kilo-Degree Survey), coordinados por Kuijken, observarán una
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vasta región del cielo con los telescopios del Observatorio Europeo Austral (ESO),
en Chile, estudiando cómo está distribuida la materia oscura. Y para ello usarán
en su provecho la fuerza de la gravedad, en concreto las lentes gravitacionales.
Las ‘lupas’ de Einstein
Tal como indica la teoría general de la relatividad, las grandes acumulaciones
de materia –oscura o visible- deforman el espacio-tiempo. Una de las
consecuencias de este fenómeno es que la luz que recorre el espacio-tiempo
deformado también describe una trayectoria curva, lo que se traduce en que el
observador ve una imagen distorsionada. Las grandes agrupaciones de materia
funcionan así como lentes, que amplían, distorsionan o incluso duplican la
imagen de los objetos astronómicos. Los astrofísicos sacan partido del fenómeno
estimando cuánta materia integra la lente, y cómo está distribuida, según el
grado de deformación de la imagen.
“Dado que la energía y la materia oscuras no parecen interaccionar con la luz ni
con las partículas que conocemos, la mejor forma de estudiarlas es medir su
gravedad”, explica Kuijken. “Una de las maneras más prometedoras de hacerlo
es estudiar cómo se curvan los rayos de luz en los campos gravitatorios, tal como
predijo Einstein”.
Hasta ahora la investigación astrofísica de la materia oscura se ha centrado en
su efecto sobre el movimiento de estrellas y galaxias. El análisis basado en lentes
gravitacionales proporciona una instantánea directa de la distribución de
materia oscura, y permite estudiar sus posibles cambios a lo largo del tiempo. El
programa KiDS no es el único que emplea esta técnica; el satélite de la Agencia
Espacial Europea (ESA), Euclid, que se lanzará en 2019, aprovechará igualmente
las lentes gravitacionales.
La investigación de la energía oscura también se beneficia esta estrategia. “La
energía oscura afecta la velocidad a que se expande el universo, lo que a su vez
influye en la rapidez con que crecen las grandes acumulaciones de materia”,
explica Kuijken. “Las lentes gravitacionales nos permiten medir la masa de estas
estructuras y estudiar su evolución en las distintas épocas del universo; eso nos da
información sobre el ritmo al que éste se expande y, por tanto, sobre su
contenido en energía oscura”.
Un cambio de paradigma
¿Cuándo cree Kuijken que se descubrirá lo que son la materia y la energía
oscuras? “Espero que el problema de la materia oscura se resuelva en esta
década; en cambio creo que la explicación de la energía oscura requiere
avances teóricos extraordinarios, además de observaciones mejores. Estimar
cuánto falta para eso… es pura especulación”.
Disponer de las respuestas, poder explicar de qué está hecho el 95% del cosmos,
supondría un auténtico cambio de paradigma: “¿Adónde nos llevará la física
fundamental? Es una cuestión fascinante. ¿Quién hubiera predicho –por
ejemplo- el impacto del descubrimiento del electrón?”, dice Kuijken.
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Konrad Kuijken, catedrático de Astronomía en la Universidad de Leiden, en
Holanda, ha observado con los principales telescopios basados en tierra, en
observatorios en Australia, Hawai, Arizona, Chile y La Palma, así como con el
telescopio espacial Hubble. Se doctoró en Cambridge en 1988 y trabajó en el
Instituto Canadiense de Astrofísica Teórica (CITA) y en Harvard. En 1994 se
incorporó a la Universidad de Groningen, en Holanda, convirtiéndose en 1999 en
uno de los catedráticos de Astronomía más jóvenes del país. En 2002 se trasladó
a Leiden, ciudad cuyo observatorio dirige desde 2007.
Ciclo ‘La ciencia y el cosmos’
La conferencia de Konrad Kuijken cierra el ciclo La ciencia del cosmos, la
ciencia en el cosmos, que ha abordado las cuestiones más candentes de la
investigación astrofísica actual de la mano de científicos de gran prestigio. Los
conferenciantes han sido el catedrático emérito de Física Teórica en la
Universidad de Caltech (EEUU) Kip Thorne; el premio Nobel de Física James
Cronin; el cosmólogo de la Universidad de Princeton (EEUU) David Spergel; la
experta en cosmoquímica y en formación de planetas Ewine Van Dishoeck, de la
Universidad de Leiden (Holanda); Martin Asplund, director del Instituto Max Planck
de Astrofísica; y Gerard ‘t Hooft, premio Nobel de Física.
En las conferencias se ha analizado el cosmos como objeto de investigación por
sí mismo, pero también como laboratorio en el que experimentar fenómenos
físicos en condiciones imposibles de reproducir en la Tierra. La ciencia del
cosmos, la ciencia en el cosmos, ha estado coordinado por Ana Achúcarro,
catedrática de Física Teórica de la Universidad de Leiden (Holanda) y de la
Universidad del País Vasco (UPV/EHU).
Si desea más información, puede ponerse en contacto con el Departamento de
Comunicación de la Fundación BBVA (91 374 52 10 y 91 537 37 69 ó
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