Columna de opinión de Antonio Montero-Dorta, astrofísico y profesor del Departamento de Física.
Las galaxias, como nuestra Vía Láctea, son, “a simple vista”, grandes aglomerados de estrellas, gas (principalmente hidrógeno) y polvo interestelar que se mantienen unidos por la poderosa acción de la gravedad. Esta interacción, la misma que hace que los cuerpos en la Tierra “caigan” (sean atraídos hacia su centro) y que esta gire en torno al Sol, domina la componente macroscópica del cosmos y, como si de una escultora se tratara, cincela la estructura a gran escala del Universo.
Hablando de galaxias, hace algo más de dos meses se lanzaba el telescopio espacial James Webb (JWST por sus siglas en inglés), cuyo principal objetivo es observar estos objetos a distancias casi inimaginables. En particular, el gran tamaño del JWST nos permitirá observar las primeras galaxias que se formaron en el Universo, unos 13500 millones de años atrás. Estas observaciones están llamadas a revolucionar nuestro conocimiento del cosmos y, en particular, del complejo proceso de formación de galaxias. Pero ¿qué sabemos sobre este proceso?
Responder a esa pregunta requeriría mucho tiempo, aunque podemos dar algunas claves. Debemos primero recordar la composición del Universo. De la misma manera que un químico es capaz de determinar los componentes fundamentales de una sustancia, la cosmología, ciencia que estudia el Universo en su conjunto, nos ha proporcionado en las últimas décadas medidas precisas sobre la composición global del Universo. Precisas, es pertinente decir, en cierto modo… Sabemos que aproximadamente un 5% del Universo está formado por materia común (técnicamente, bariónica), la misma de la que están compuestos los átomos y en general todo aquello que conocemos y, sobre todo, que podemos observar directamente. El 25% del cosmos está formado por una materia exótica, misteriosa, de la que apenas podemos postular, indirectamente, algunas propiedades fundamentales. Sabemos que debe interactuar sólo gravitatoriamente (o al menos, principalmente), por lo que no puede absorber ni emitir radiación. La consecuencia principal de esta característica es que no puede ser observada directamente. El 70% restante está compuesto algo aún más desconocido, la energía oscura, una propiedad del propio espacio que se cree podría ser responsable de la expansión acelerada del Universo.
Como la terra ignota de los mapas antiguos, esta composición del Universo podría considerarse una forma sofisticada de acotar nuestra propia ignorancia. No se conoce la naturaleza de la materia ni de la energía oscura (¡lo cual es equivalente a decir que apenas conocemos un 5% de todo lo cognoscible!). Sin embrago, las proporciones antes señaladas y las características generales de estas nos permiten formular teorías sólidas sobre la evolución del Universo y de sus componentes fundamentales.
La existencia de grandes cantidades de materia oscura en el Universo es, de hecho, fundamental para la formación de las galaxias en las teorías más aceptadas (y con ellas, de las estrellas, de los planetas, ¡y de nosotros mismos!). Como mencionamos anteriormente, la materia oscura tiene la propiedad de interactuar sólo a través de la fuerza de la gravedad, lo cual permite que colapse más fácilmente (es decir, tiende a aglutinarse en el cosmos). La razón puede expresarse en términos simples: a diferencia de la materia común, la materia oscura no se calienta al comprimirse, por lo que no emite radiación alguna que pueda oponerse el colapso.
Los halos de materia oscura, las regiones del Universo donde esta componente se acumula, pueden entenderse como grandes semilleros de galaxias. Al colapsar más fácilmente, la materia oscura atrae gravitatoriamente a la materia ordinaria, permitiendo que esta se acumule en grandes cantidades para formar galaxias. Sin este anclaje, no se conoce un mecanismo físico que pueda explicar la existencia de las estructuras que encontramos. El Universo sería completamente homogéneo: sin cúmulos de galaxias, sin galaxias, sin estrellas, sin planetas. No sería, quizás, más que una inmensa sopa cósmica como lo fue en su infancia (eso sí, ¡considerablemente más fría!).
La importancia de la materia oscura en los modelos evolutivos del Universo justifica el gran esfuerzo de la comunidad por desvelar su naturaleza, por encontrar la partícula o partículas que la componen. Como los navegantes antiguos, la cosmología se encuentra en una cruzada por descubrir qué hay más allá de la terra ignota.
