Tratar de describir la materia oscura es como intentar describir un fantasma que vive en nuestra casa: no se puede ver en absoluto, pero sí pueden verse todas las cosas que se mueven a su alrededor. La única explicación es una fuerza invisible, imposible de observar, de medir, con la que tampoco se puede interactuar de forma directa.

Sabemos que la materia oscura existe porque podemos observar sus efectos en todas las cosas que se mueven en el universo. Los científicos estiman que alrededor del 27 % del universo está compuesto de materia oscura (otro 68 % es energía oscura y el último 5 % son materia y energía ordinarias). Así que la gran pregunta es: ¿Dónde se encuentra exactamente y cómo se distribuye por el universo?

El proyecto internacional Dark Energy Survey (DES), formado por más de 400 científicos, quiere responder a esas preguntas. Acaba de publicar el mapa más grande y detallado de materia oscura del universo, con algunos hallazgos inesperados que no coinciden del todo con las ideas de la física que se remontan a Albert Einstein y a su teoría de la relatividad general.

DES es un esfuerzo por obtener imágenes del máximo número posible de galaxias como una base para mapear la materia oscura, porque la gravedad de la materia oscura tiene un papel importante en cómo se distribuyen estas galaxias. Desde agosto de 2013 hasta enero de 2019, decenas de científicos se reunieron para utilizar el telescopio Víctor M. Blanco de cuatro metros en Chile para estudiar el cielo en infrarrojo cercano.

Hay dos claves para crear el mapa. La primera consiste simplemente en observar la ubicación y distribución de las galaxias en todo el universo. Esa disposición ofrece pistas sobre dónde se encuentran las mayores concentraciones de materia oscura.

La segunda requiere observar las lentes gravitacionales, el fenómeno en el que la luz emitida por las galaxias se estira gravitacionalmente por la materia oscura a medida que se mueve por el espacio. El efecto es similar a mirar a través de una lupa. Los científicos utilizan lentes gravitacionales para deducir cuánto espacio real ocupa la materia oscura cercana. Cuanto más distorsionada está la luz, mayor concentración de materia oscura.

Los últimos resultados se basan en los primeros tres años de datos de DES: más de 226 millones de galaxias observadas durante 345 noches. El investigador del University College London (Reino Unido) y de la École Normale Supérieure en París (Francia) Niall Jeffrey, uno de los jefes del proyecto DES, afirma: "Ahora podemos trazar un mapa de la materia oscura en una cuarta parte del hemisferio sur".

Foto: La extensión del mapa de materia oscura del cielo de DES, después de los últimos hallazgos. Los puntos brillantes representan las concentraciones más altas de materia oscura, mientras que las áreas más oscuras indican densidades bajas. Créditos: Dark Energy Survey

A nivel general, los datos coinciden con el llamado Modelo Estándar de Cosmología, que postula que el universo fue creado en el Big Bang y que su contenido total de masa-energía tiene 95 % de materia oscura y energía oscura. El nuevo mapa brindó a los científicos una visión más detallada de algunas vastas estructuras de materia oscura del universo que de otra manera permanecerían invisibles para nosotros. Los puntos más brillantes del mapa representan las concentraciones más altas de materia oscura y forman distintos grupos y halos alrededor de los vacíos de muy baja densidad. 

Pero algunos resultados resultan sorprendentes. Jeffrey cuenta: "Hemos encontrado indicios de que el universo es más uniforme de lo esperado. Estas pistas también se notan en otros experimentos con lentes gravitacionales".

Esto no es lo que predice la relatividad general, que sugiere que la materia oscura debería ser más grumosa y estar distribuida de manera menos uniforme. En uno de los 30 artículos que han publicado, los autores afirman: "Aunque la evidencia no es de ninguna manera definitiva, tal vez estemos empezando a ver indicios de una nueva física". Para los cosmólogos, "esto correspondería posiblemente a cambiar las leyes de la gravedad tal y como las describió Einstein", resalta Jeffrey.

Aunque las consecuencias serían enormes, la precaución es esencial, porque todavía sabemos muy poco sobre la materia oscura (algo que aún no hemos observado directamente). Por ejemplo, Jeffrey señala: "Si las galaxias cercanas se alinean de una manera extraña debido a una astrofísica compleja, entonces nuestros resultados estarían equivocados".

En otras palabras, es muy posible que haya explicaciones exóticas para estos resultados que quizás sí concuerden con la relatividad general. Eso sería un gran alivio para cualquier astrofísico cuya trayectoria profesional se base en que Einstein tenía razón. Y no olvidemos que la relatividad general ha resistido notablemente bien todas los demás exámenes que se le han hecho a lo largo de los años.

Los resultados ya están causando sensación, incluso con varias publicaciones de datos de DES aún pendientes. "Los astrónomos ya están usando estos mapas para estudiar las estructuras de la red cósmica y comprender mejor la conexión entre las galaxias y la materia oscura", concluye Jeffrey. Es posible que no tengamos que esperar demasiado para descubrir si los resultados son realmente una irregularidad o si nuestra comprensión del universo tiene que reescribirse y bastante.