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25 - 29 de junio de 2001
Congreso
¿DÓNDE ESTÁ LA MATERIA?
Durante la semana del 25 al 29 de junio de 2001 se celebró en Marsella un congreso internacional con doscientos participantes, incluyendo ciento cuarenta ponentes, cuyo tema fue "¿Dónde está la materia?". También contaba con un subtítulo:
Rastreo de la materia brillante y la materia oscura mediante las nuevas generaciones de sondeos a gran escala.
Traducción:
Cartografía de la materia visible y de la materia oscura
mediante los nuevos medios de observación a gran escala.
Estas palabras revisten una gran importancia. Sitúan inmediatamente este congreso dentro de un paradigma. Se presupone así que el universo es uno, y que posee dos contenidos: uno accesible a nuestros medios de observación (en el rango del visible, del ultravioleta, del infrarrojo, en resumen, donde se realizan observaciones basadas en ondas electromagnéticas), y otro que, por el momento, escapa a este tipo de investigación y se describe bajo el término genérico de "materia oscura", en inglés "Dark Matter". ¿Cómo realizar observaciones, cómo cartografiar esta materia oscura? Por un lado, basándose en los efectos de lente gravitacional que, en general, se han demostrado demasiado intensos para explicarse únicamente por la presencia de materia visible, ya sea de galaxias o de cúmulos de galaxias; por otro lado, partiendo de los parámetros cinéticos de los objetos observados.
Antes incluso de que se evidenciaran estos efectos de lente gravitacional "anormalmente intensos", personas como Fritz Zwicky, basándose en el análisis de las curvas de rotación de las galaxias o en la medición de las velocidades de agitación de las galaxias en los cúmulos, habían deducido que la materia detectada ópticamente no podía asegurar la cohesión de estos conjuntos. Por curvas de rotación se entiende las mediciones realizadas sobre el gas interestelar, que orbita en el campo gravitacional general, mediante el efecto Doppler-Fizeau. Este gas, evidentemente, giraba demasiado rápido, especialmente en su periferia (presencia de un "piso" característico). Los cúmulos de galaxias se asimilan a "aglomeraciones de gas" cuyas galaxias serían las "moléculas". Las "velocidades propias" de las galaxias, así como las llaman los astrónomos, se convierten en el equivalente de las velocidades de agitación térmica de las moléculas de un gas, distribuidas al azar en todas las direcciones. Manteniendo esta analogía con el gas, la combinación de las velocidades "de agitación térmica" y la densidad da lugar a lo que se denomina presión (que es la medida de la densidad de energía cinética de agitación, por unidad de volumen). Una nube de gas interestelar no se dispersa porque la fuerza gravitatoria equilibra las fuerzas de presión que tienden a dispersarla. Si se asimila un cúmulo de mil galaxias a una especie de aglomeración de gas, también se puede decir que las fuerzas de presión que tienden a dispersarlo, calculadas a partir de las mediciones de las velocidades de agitación de las galaxias y de la masa detectada, son demasiado grandes para ser contrarrestadas por la fuerza gravitatoria. Razonando de otra manera, conociendo la masa del cúmulo se puede calcular una velocidad de escape. Como señaló Zwicky, las velocidades individuales de las galaxias superan la velocidad de escape del cúmulo al que pertenecen. Si no existiera una fuerza adicional, estas galaxias habrían abandonado el cúmulo hace mucho tiempo. Lo mismo ocurre con las estrellas de las galaxias. Por tanto, el problema es completamente real. La cuestión está en la interpretación que se da a este fenómeno.
La respuesta unánime de los astrónomos actualmente lleva un nombre: "materia oscura", aunque nadie haya sido capaz de indicar cuál podría ser la naturaleza de esta "materia oscura". Pero nadie ha puesto en duda, ni por un momento, que los efectos observados puedan derivar de otra cosa que no sea la presencia de un componente, aún no observado, con masa positiva, pacíficamente ubicado en nuestro (único) universo. En este contexto, los trabajos de "cartografía del invisible" ya han comenzado. Inicialmente, se se limitó a decir: "en tal cúmulo de galaxias debe existir una masa M para que este cúmulo no explote, o, lo que es lo mismo, para explicar los fuertes efectos de lente gravitacional que genera (imágenes múltiples, galaxias situadas en el fondo deformadas, deformación que puede llegar hasta su estiramiento en forma de arcos)". Posteriormente, los astrofísicos, como Albert Bosma, del Laboratorio de Astrofísica de Marsella al que yo pertenezco, añadieron empíricamente "halos" de materia oscura, de naturaleza no especificada, con el fin de "ajustar las curvas de rotación", término anglicista que designa la acción de obtener mediante este método empírico las leyes de velocidad correspondientes a los valores obtenidos de las observaciones. Un cierto número de personas ahora se dedican a tiempo completo al cálculo de la distribución de materia en estos halos de materia oscura, invisibles. Esto se llama "teorías de orden cero". Esta actividad, que no requiere ninguna competencia especial, es puramente técnica. Las personas que se dedican a ella no buscan en absoluto proporcionar indicaciones sobre la naturaleza de esta "materia oscura" que cartografía empíricamente, y mucho menos sobre los procesos que han generado su presencia en las galaxias. Al no conocer ni la naturaleza ni el origen de este componente, es aún más excluido construir una "dinámica galáctica". En el congreso mencionado escuché a una estadounidense hacer un balance de los modelos en los que se intenta describir la formación de galaxias (a partir de materia oscura fría, en inglés "cold dark matter" o "CDM"). Todos estos modelos, por supuesto, se basan únicamente en la ley de Newton (más un enorme ordenador que procesa todo esto). Sigue siendo poco convincente en el sentido de que, cualesquiera que sean los datos iniciales introducidos, las "proto-galaxias" formadas poseen momentos angulares demasiado pequeños. Así, una de las preguntas planteadas por estos "nuevos teóricos" (ley de Newton más gran ordenador) era: "¿de dónde viene el momento cinético de las galaxias?". Estamos claramente en el nivel de las "teorías de orden cero", ya sea en cartografías o en intentos de simulaciones.
Desde 1999, astrofísicos como Yannick Mellier y Fort, seguidos por una media docena de equipos en distintos puntos del mundo, han producido los resultados de seis años de trabajo, correspondientes a un amplio programa. Si la materia oscura estuviera presente en el universo, especialmente en los cúmulos de galaxias, produciría efectos de lente gravitacional. En el extremo, esto produce imágenes casi kaleidoscópicas, como el telescopio Hubble nos ha mostrado, donde los objetos situados detrás de un cúmulo explotan en un conjunto de imágenes múltiples, produciendo eventualmente uno o varios arcos gravitacionales.
Se entiende entonces que cuando las supuestas concentraciones de materia oscura son menores, inducen simples distorsiones en las imágenes de las galaxias, otorgándoles una elipticidad adicional, por simple efecto óptico, que se superpone entonces a su elipticidad real. Mellier, Fort y quienes les siguieron pusieron a punto un método de tratamiento de imágenes donde el ordenador detecta las anisotropías locales de las imágenes (partiendo de la hipótesis de que, en ausencia de efecto de lente gravitacional, los ejes principales de las imágenes elípticas de las galaxias deberían distribuirse al azar...