Un controvertido modelo promete solucionar el misterio de la materia oscura

Un nuevo modelo propuesto por un astrofísico de la Universidad de Oxford promete descifrar uno de los mayores misterios de la física moderna: la naturaleza de la materia y la energía oscuras, que componen la inmensa mayoría del universo pero que hasta ahora han escapado a cualquier detección directa.

Pese a décadas de dedicación de científicos de todo el mundo, el modelo estándar de la física no está completo. De hecho, solo explica en torno al 5% del universo. El 95% restante está compuesto por componentes invisibles cuya existencia solo hemos podido deducir por sus efectos gravitacionales.

La física actual considera que la energía oscura es responsable de la expansión cada vez más acelerada del universo, mientras que la materia oscura mantiene a las galaxias unidas. La propuesta de James Farnes, investigador asociado al departamento de Ciencia de la Ingeniería de la Universidad de Oxford, unifica ambos en un solo fenómeno, un “fluido oscuro” compuesto por partículas de masa negativa y gravedad también negativa.

“Nadie sabe qué son físicamente la energía oscura y la materia oscura. Las llamamos así debido a nuestra ignorancia. En este nuevo modelo, sugerimos que ambas pueden unificarse en un único concepto, y eso parece producir masas negativas. Nuestro universo, por lo tanto, tendría cualidades tanto positivas como negativas, y puede resultar muy equilibrado y simétrico”, describe Farnes, autor principal del estudio que publica la revista científica Astronomy and Astrophysics.

“Nadie sabe qué son físicamente la energía oscura y la materia oscura. Las llamamos así debido a nuestra ignorancia. En este nuevo modelo, sugerimos que ambas pueden unificarse en un único concepto, y eso parece producir masas negativas", explica Farnes

Igual que ocurre con la materia ordinaria, la materia con masa negativa quedaría cada vez más dispersa a medida que el universo se expande, por lo que su fuerza repulsiva se diluiría con el tiempo. Por ese motivo, las observaciones de una expansión constante se explican con la presencia de una energía oscura que permea todo el espacio.

Para que su fluido cumpla con esa función, Farnes y su equipo han introducido un nuevo ingrediente en su modelo matemático: un “tensor de creación” que permite que las masas negativas no solo existan, sino que se generen continuamente. Esto significa que a medida que el universo se expande, este fluido negativo no se diluye. Según Farnes, estas masas negativas aparecen continuamente en el universo “casi como extrañas palomitas microscópicas”. Dicha modificación supone alterar la teoría general de la relatividad de Albert Einstein, admite.

No es de extrañar pues que la propuesta haya sido recibida con escepticismo por algunos cosmólogos. Según Richard Battye, director asociado del Observatorio Jodrell Bank de la Universidad de Manchester, el modelo de Farnes “parece violar un gran número de principios básicos de la física moderna”, incluida la conservación de la energía.

“Para que este modelo sea tomado en serio, necesita explicar cómo encaja con todo lo demás que sabemos de física. Es completamente opuesto al estándar. Estoy muy abierto a aceptar el hecho de que el modelo estándar no es correcto, pero uno debe intentar modificar las cosas de manera que no violen las leyes que sabemos son verdaderas.”

Algunos físicos consideran además que la introducción de masas negativas en la teoría conduce a consecuencias exóticas. “Las masas negativas de mi modelo podrían, en principio, utilizarse para desarrollar algunas tecnologías bastante inusuales. Por ejemplo, para diseñar una nave que se desplace a la velocidad de la luz,” afirma Farnes. “Aunque no más rápido”, subraya.

“Obviamente no sabemos si podríamos diseñar esos aparatos en la vida real. Podría resultar completamente imposible. Si quisiéramos utilizar las masas negativas, deberíamos tener un buen puñado de ellas y parece bastante complicado atrapar partículas que pueden existir en el espacio, pero cuya gravedad nos repele”.

Farnes es el primero en aceptar que su modelo matemático es controvertido, pero afirma que su propuesta incluye diversas predicciones que pueden ponerse a prueba y parece ser consistente con observaciones existentes de supernovas distantes, el fondo cósmico de microondas y ciertos cúmulos de galaxias.

El astrofísico confía en que las nuevas observaciones que obtendrá a partir de 2025 el Square Kilometre Array, el que será el mayor radiotelescopio del planeta y al que España se unió en junio, contribuyan a demostrar su hipótesis.

“Parece que un sencillo signo menos en las ecuaciones de Einstein podría solucionar alguno de los principales problemas de la física, pero todavía hay mucho trabajo que hacer para comprobar si las observaciones respaldan esta idea”, afirma.