La materia oscura desmonta la idea de una quinta fuerza: las galaxias caen en pozos cósmicos únicamente por la gravedad.

Los científicos demostraron que materia oscura —una de las sustancias más enigmáticas del Universo— realmente obedece a la gravedad a escalas que abarcan toda la estructura cósmica. Este descubrimiento ayuda a descartar la hipótesis de la existencia de una quinta fuerza fundamental de la naturaleza —o, al menos, limita seriamente su posible influencia.

La materia ordinaria está formada por átomos, que a su vez están compuestos por protones, neutrones y electrones. Todas estas partículas interactúan a través de cuatro fuerzas fundamentales conocidas: el electromagnetismo, la gravedad, la interacción nuclear fuerte y la interacción nuclear débil. La materia oscura, en cambio, sigue siendo esquiva: interactúa muy poco con la luz y, por tanto, no puede observarse directamente. Los científicos solo detectan su existencia por la influencia gravitacional sobre la luz y sobre la materia ordinaria.

Hasta ahora se pensaba que la materia oscura manifestaba propiedades gravitacionales dentro de las galaxias. Pero eso no implicaba automáticamente que obedeciera las mismas leyes de la gravedad que la materia ordinaria —en particular, la teoría general de la relatividad de Einstein—. Y sin embargo, la materia oscura en el Universo es cinco veces más abundante que la materia visible, y su comportamiento es crítico para comprender la formación y evolución del cosmos.

Para comprobar si la materia oscura está sujeta a la misma gravedad que la materia ordinaria, un equipo de investigadores de la Universidad de Ginebra (UNIGE) decidió investigar si la materia oscura cae en las llamadas depresiones gravitacionales —curvaturas del espacio-tiempo creadas por objetos masivos. Cuanta más masa, mayor la curvatura y mayor la atracción gravitatoria.

«Comparamos las velocidades de movimiento de las galaxias con la profundidad de las depresiones gravitacionales en el Universo —explica la investigadora Kami Bonven de la Universidad de Ginebra (UNIGE).— Si sobre la materia oscura actúa solo la gravedad, como sobre la materia ordinaria, entonces las galaxias en las que ella domina deberían caer en esas depresiones de forma idéntica. Si existiera una fuerza adicional, la quinta fuerza, alteraría las trayectorias de esas galaxias».

Al analizar los datos cosmológicos más recientes, los científicos demostraron que las galaxias efectivamente se mueven como si solo actuara la gravedad —es decir, la materia oscura, al parecer, también sigue las leyes de la gravedad de Einstein. No se encontraron indicios de una quinta fuerza. Pero esto no significa que esté descartada por completo.

Nastassia Grimm, responsable del estudio en el Instituto de Cosmología y Gravedad, afirma: «En esta etapa no podemos excluir definitivamente la existencia de una fuerza desconocida. Sin embargo, si tal fuerza existe, su efecto no supera el 7% de la fuerza de la gravedad; de lo contrario ya la habríamos detectado en nuestras mediciones».

Los nuevos resultados no ponen punto final a la cuestión, pero estrechan significativamente el rango admisible de propiedades de la materia oscura. Y si en la naturaleza existe otro mecanismo fundamental, le queda poco tiempo para seguir ocultándose.

«Pronto llegarán datos de nuevos experimentos —dice Aizek Tutyuso, coautor del estudio de la Universidad de Toulouse.— Los sondeos LSST y DESI serán sensibles incluso a efectos que representen solo el 2% de la fuerza de la gravedad. Esto nos permitirá aprender aún más sobre el comportamiento de la materia oscura».