25 - 29 de junio de 2001
Conferencia
¿DÓNDE ESTÁ LA MATERIA?
Durante la semana del 25 al 29 de junio de 2001, se celebró en Marsella una conferencia internacional que reunió a doscientos participantes, ciento cuarenta de los cuales fueron oradores, y cuyo tema fue "¿Dónde está la materia?". También había un subtítulo:
Seguimiento de la materia luminosa y la materia oscura con las nuevas generaciones de sondeos a gran escala
Traducción:
Mapa de la materia visible y la materia oscura
mediante los nuevos medios de observación a gran escala.
Estas palabras revisten una gran importancia. Sitúan inmediatamente esta conferencia dentro de un paradigma. Se supone así que el universo es uno, y que posee dos contenidos, uno accesible a nuestros medios de observación (en el rango del visible, el ultravioleta, el infrarrojo, en resumen, donde se efectúan observaciones basadas en ondas electromagnéticas) y otro que, por el momento, escapa a este tipo de investigación y se describe con el término genérico de "materia oscura", en inglés "Dark Matter". ¿Cómo realizar observaciones, cómo mapear esta materia oscura? Por un lado, basándose en los efectos de lente gravitacional, que generalmente se han revelado demasiado importantes para explicarlos solamente 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 de que se destacaran estos efectos de lente gravitacional "anormalmente importantes", 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, dedujeron que la materia detectada ópticamente no podía garantizar la cohesión de estos conjuntos. Por curvas de rotación se entiende las mediciones efectuadas sobre el gas interestelar, orbitando en el campo gravitacional general, efectuadas por 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, como las llaman los astrónomos, se convierten en el equivalente de las velocidades de agitación térmica de las moléculas de un gas, velocidades distribuidas al azar, en todas direcciones. Manteniendo esta analogía del gas, la combinación de las velocidades "de agitación térmica" y la densidad da lo que se llama presión (que es la medida de la densidad de energía de agitación, por unidad de volumen). Una nube de gas interestelar no se dispersa porque la fuerza gravitacional 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 dispersarla, calculadas sobre la base de las mediciones de las velocidades de agitación de las galaxias y de la masa detectada, son demasiado importantes para ser contrarrestadas por la fuerza gravitacional. 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 exceden la velocidad de escape del cúmulo al que pertenecen. Si no hubiera una fuerza adicional en juego, estas galaxias deberían haber abandonado el cúmulo hace mucho tiempo. Lo mismo ocurre con las estrellas de las galaxias. Por lo tanto, el problema es real. La cuestión está en la interpretación que se le da a este fenómeno.
La respuesta unánime de los astrónomos lleva actualmente un nombre: "materia oscura", aunque nadie ha sido capaz de indicar cuál podría ser la naturaleza de esta "materia oscura". Pero nadie ha dudado en absoluto del hecho de que los efectos observados puedan provenir de otra cosa que no sea la presencia de un componente no observado hasta ahora, con masa positiva, tranquilamente situado en nuestro (único) universo. En este contexto, los trabajos de "mapeo del invisible" ya han comenzado. Inicialmente, se limitó a decir "en tal cúmulo de galaxias debe existir una cierta masa M para que este cúmulo no se disperse o, lo que es lo mismo, para explicar los fuertes efectos de lente gravitacional que genera (imágenes múltiples, galaxias situadas en el fondo deformadas, esta deformación llegando hasta su estiramiento en forma de arcos)". Más tarde, los astrofísicos, como Albert Bosma, del Laboratorio de Astrofísica de Marsella, al que pertenezco, añadieron empíricamente "halos" de materia oscura, de naturaleza no especificada, de manera a "ajustar las curvas de rotación", un anglicismo que designa la acción de encontrar por este método empírico las leyes de velocidad correspondientes a los valores obtenidos por observaciones. Por lo tanto, un cierto número de personas se dedican ahora a calcular 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 ello no buscan en absoluto proporcionar indicaciones sobre la naturaleza de esta "materia oscura" que mapean empíricamente, y mucho menos sobre los procesos que han generado su presencia en las galaxias. No conociendo ni la naturaleza ni el origen de este componente, es obvio que está excluido construir una "dinámica galáctica". En el congreso en cuestión, escuché a una estadounidense hacer un balance sobre los modelos donde se intenta describir la formación de galaxias (a partir de materia oscura fría, en inglés "cold dark matter" o "CDM"). Todos estos modelos se basan, obviamente, solamente en la ley de Newton (más un enorme ordenador que procesa todo esto). Permanecen poco convincentes en el sentido de que, sin importar las condiciones iniciales introducidas, las "proto-galaxias" formadas poseen momentos angulares demasiado débiles. Así, una de las preguntas planteadas por estos "nuevos teóricos" (ley de Newton más gran ordenador) era "¿de dónde proviene el momento cinético de las galaxias?". Estamos claramente en el nivel de las "teorías de orden cero", ya sea en mapas o en intentos de simulaciones.
Desde 1999, astrofísicos como Yannick Mellier y Fort, seguido por una media docena de equipos en diferentes 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 extremo, esto produce imágenes casi caleidoscópicas, como el telescopio Hubble nos ha mostrado, donde los objetos situados en el fondo de un cúmulo se convierten en un conjunto de imágenes múltiples, produciendo eventualmente uno o varios arcos gravitacionales.
Entonces se comprende que cuando las supuestas concentraciones de materia oscura son menos importantes, inducen simples distorsiones en las imágenes de las galaxias, dando a su imagen una elipticidad adicional, simplemente por efecto óptico, que se superpone a su elipticidad real. Mellier, Fort y quienes les siguieron posteriormente desarrollaron un método de procesamiento 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 estar distribuidos al azar). Luego, el método permite reconstruir la distribución (3D) de la supuesta materia oscura que podría producir tales imágenes. En 1999 Mellier y Fort causaron sensación al publicar una imagen en color, en perspectiva, representando la distribución de materia oscura en una porción del universo, correspondiente a una porción del cielo equivalente a unos pocos grados cuadrados.
La imagen fue publicada en el periódico Mundo y el autor del artículo, el periodista Jean-François Augereau, tituló "La materia oscura existe, ya que desvía los rayos de luz".
Enlace a este artículo
. Todo esto parecía muy impresionante en esa época, marcando el comienzo "de un mapeo del invisible". Pero un año más tarde, Fort (director del Instituto de Astrofísica de París, al que también pertenece Yannick Mellier) dio una entrevista a la revista Ciel et Espace (número de junio de 2000), en la que mencionó algunos problemas, hasta ahora pasados por alto. El método había llevado a nuestros dos investigadores a localizar dos concentraciones de materia oscura particularmente importantes (5 × 1014 masas solares, equivalente a mil galaxias, masa comparable a la de los más grandes cúmulos conocidos: el cúmulo de la Virgen o el cúmulo de Coma). Pero, hecho desconcertante, estas regiones del cielo parecían notablemente vacías:
Estos resultados eran obviamente muy incómodos y, en un primer momento, los dos autores los pasaron simplemente por alto, esperando que pudieran ser artefactos o un nuevo tipo de cúmulo emitiendo en frecuencias particulares. Por lo tanto, se realizaron nuevas observaciones, en el rango del ultravioleta o infrarrojo, que no dieron resultados notables. Finalmente, Fort y Mellier bautizaron estos objetos como "cúmulos oscuros" (dark clusters), precisando que podríamos estar frente a cúmulos "compuestos exclusivamente de materia exótica", una materia muy singular que, aunque sufre el fenómeno de inestabilidad gravitacional, tendría el poder de atraer solamente materia del mismo tipo. Fort, en su entrevista de 2000, decía que le costaba creer que un tal pozo de potencial no hubiera atraído algunas galaxias, gas o cualquier objeto emitiendo ondas electromagnéticas. A continuación, la reproducción del extracto de la entrevista de Fort.
Participante en este congreso de junio de 2001 y presentando una comunicación ("Materia gemela contra materia oscura"), estaba muy curioso por escuchar a Mellier en esta manifestación. Él comenzó declarando que estaba completamente seguro de la validez de su método de procesamiento de datos. En esta ocasión, mostró en la pantalla el mapa 3D que le había valido una página completa en el Mundo en 99, confirmó la identificación de sus dos "cúmulos oscuros" y añadió que desde entonces había detectado un tercer objeto del mismo tipo, igualmente masivo. Cuando le pregunté sobre estos objetos, me respondió públicamente lo siguiente:
- Personalmente, estos cúmulos oscuros, no los creo...
No fue posible saber más y debo admitir que esta respuesta me desconcertó profundamente. O bien su método sufre de variaciones que hasta ahora han escapado al análisis, es susceptible de generar artefactos (que corresponderían a estos objetos muy desconcertantes), o bien es fiable y la existencia de estos tres objetos plantea una cuestión extremadamente perturbadora a la que no se puede responder con una pirueta. Añadamos que desde el lanzamiento del telescopio que efectúa observaciones en el rango de los rayos X se ha demostrado que los cúmulos son fuentes muy importantes con energías alrededor de 10 keV. Al atribuir este radiación a hidrógeno caliente, esto sitúa la temperatura de éste alrededor de cien millones de grados, lo que corresponde a una velocidad de agitación térmica de 1400 km/s.
Dijo Mellier: sus cúmulos oscuros tampoco emiten rayos X.
La explicación de este comportamiento puede explicarse simplemente volviendo a leer el subtítulo de esta conferencia, que no deja lugar a ninguna interpretación distinta de la de la materia oscura. Este comportamiento no es una excepción en el mundo de la astronomía y la astrofísica contemporáneas. Damos un ejemplo. La famosa ley de Hubble, según la cual el corrimiento al rojo es proporcional a la distancia de la fuente, se ha convertido hace tiempo en un dogma. Todas las fuentes deben someterse a esta ley y aquellas que por casualidad se nieguen a hacerlo serían "excluidas". Se sabe que Halton Arp, verdadero impedimento para buscar en círculo, afirmó haber identificado numerosos "corrimientos al rojo anómalos". Como, claramente, no quería obedecer y admitir que estos "clichés aberrantes" no eran más que errores de observación, finalmente fue prohibido de observar por sus colegas (aquellos que distribuyen "tiempos de observación") y trasladado a Nueva York. Si se celebrara una conferencia sobre el tema, no podría tratarse más que de "sondeos" orientados a una mejor definición de la "constante de Hubble". Cualquier trabajo que mostrara una anisotropía del corrimiento al rojo, o una variación significativa de la famosa ley para poblaciones de objetos diferentes o fluctuaciones casi periódicas en una dirección dada sería considerado como una "aventura inquieta", o simplemente como un trabajo "fuera de tema".
Cuando decidí presentar una comunicación en esta conferencia, mi colega Evangelina Athanassoula, investigadora del CNRS, en el observatorio de Marsella como yo, recibió la noticia con perplejidad, considerando que mis trabajos estaban "fuera de tema". Es ciertamente una forma de ver las cosas, pero la encuentro bastante poco científica (como la observación de Yannick Mellier sobre sus propios trabajos!). No se sorprenderá, por lo tanto, de que los trabajos que fui admitido a presentar en esta conferencia no suscitaron mucho interés, o crítica: simplemente estaban "fuera de tema". El martes 26 de junio de 2001, disponiendo de 40 copias de la "versión larga" de mi comunicación (43 páginas) y de 30 ejemplares de una versión abreviada (16 páginas), decidí volver a intentarlo, me dirigí al aula donde se celebraba la conferencia y coloqué sobre las mesas, antes de que comenzaran las primeras sesiones, estos setenta documentos, con la indicación, a lápiz rojo, en la portada: "tómame, léeme". Todos desaparecieron en las mochilas de los asistentes. No encontré ninguno tirado en el suelo o en una papelera. A pesar de este nuevo intento de iniciar una discusión, ninguno de los 200 asistentes se puso en contacto conmigo. En los días siguientes, mis intervenciones durante las sesiones cayeron completamente en el vacío. Ciertamente, una cosa. Un orador había hecho un "sondeo" sobre el problema general del efecto de lente gravitacional, antes de que sus colegas (entre ellos Mellier) presentaran sus resultados más recientes. Diálogo:
-
Se habla cada vez más últimamente de la posible existencia, en nuestro universo, de un componente con energía negativa, repulsivo desde el punto de vista gravitacional. ¿Ha considerado los efectos de lente gravitacional que resultarían de la presencia de concentraciones de tales partículas? Tendríamos entonces que tratar con un "enfoque negativo". Personalmente, he descrito este tipo de fenómeno en un artículo publicado en 1995 en Astrophysics and Space Science.
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En ese caso se trataría de una laguna en una distribución homogénea de materia con energía positiva.
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No, no es eso lo que quiero decir. Se trataría de considerar los efectos creados por objetos que poseen energía negativa.
-
Entonces, lagunas en materia con energía positiva...
Fin de la discusión con, de fondo, una sala completamente indiferente al problema. Finalmente, les dije a los asistentes:
- Estamos en junio de 2001. El análisis de los efectos de lente gravitacional y el mapeo que resulta de ello lleva a objetos incomprensibles: los "cúmulos oscuros". La dinámica de las galaxias "impone el hecho de que la mayor parte de su masa esté en forma de halo de materia oscura", que nadie detecta y de la cual nadie puede indicar ni la composición ni el origen. Todos los intentos de identificación de esta materia oscura han terminado, durante diez años, en fracasos. Fenómeno similar para los cúmulos de galaxias donde la proporción de materia no observada sobre materia visible alcanza cien. Los astrónomos nos predijeron la existencia de agujeros negros de un millón de masas solares en el centro de cada galaxia, y nadie los observa. Hemos visto, durante esta conferencia, a colegas presentarnos imágenes cada vez más refinadas, describiendo la Very Large Structure (VLS), la estructura a gran escala del universo. Obviamente, la imagen "de burbujas de jabón unidas" se confirma año tras año. Sin embargo, como vimos, las simulaciones numéricas más avanzadas, basadas en CDM (Cold Dark Matter o materia oscura fría) producen un universo filamentoso, que parece no tener nada en común con las observaciones. A continuación, una imagen reciente, presentada durante la conferencia.
Sin embargo, ustedes han visto las imágenes que hemos producido durante ya ocho años:
y que, ellas, se ajustan a las observaciones:
¿Cómo es posible que sea absolutamente imposible establecer un diálogo entre estos dos corrientes de ideas?
Silencio total.
En la misma época (junio de 2001) se celebró en Blois una conferencia donde físicos teóricos se interrogaban sobre la naturaleza de un nuevo componente cósmico, bautizado por uno de ellos "energía oscura". Según algunos, esta sustancia misteriosa, que tiene la propiedad de repeler la materia, a través de una fuerza calificada "antigravitacional" representaría alrededor del 65 % del contenido cósmico. ¿Por qué "antigravitacional"? Porque una acumulación de observaciones realizadas sobre supernovas con un fuerte corrimiento al rojo parece confirmar una aceleración tardía de la expansión cósmica.
Este objeto ha recibido varios nombres. Se notará que hoy en día, debido a la imposibilidad de demostrar la existencia de su objeto de estudio, ya sea a nivel experimental o observacional, los científicos producen... muchas etiquetas. Uno de los nombres propuestos es:
Quintaesencia
Esta palabra es significativa. En efecto, la "quintaesencia" es la "quinta esencia", el "quinto elemento". La palabra proviene de la alquimia, que se basaba en una descripción de la materia según cuatro elementos: agua, fuego, aire, tierra. Así que aquí está el quinto. Nuestra física teórica parece haber retrocedido a la Edad Media. Pero esto no es excepcional. En una época en que el oscurantismo se extiende, donde ya no se sabe realmente qué es qué, los científicos se reúnen detrás de diferentes banderas. La de los astrofísicos se llama "materia oscura", mientras que los físicos teóricos solo juran por las
cuerdas super. No es, por lo tanto, sorprendente que los congresos científicos contemporáneos se parezcan a asambleas de teólogos, reunidos alrededor de sistemas organizados de creencias.
El texto de nuestra comunicación en la conferencia internacional "¿Dónde está la materia?".
Un poco de humor por el camino