La materia oscura revela su pasado y presente para conectarnos con el futuro a través de la cultura
¿Y si Dios no hubiese dicho: Hágase la luz, si no: Hágase la oscuridad? Esto es lo que parecen manifestar las teorías científicas modernas del origen y composición del universo. La ciencia plantea que el universo se encuentra compuesto por una sustancia denominada materia oscura, la cual constituye el 85 % de toda la materia conocida. Sin embargo, determinar la naturaleza de dicha sustancia se ha convertido en uno de los problemas más grandes de la ciencia moderna. Así lo manifiesta en entrevista el profesor Mario Abadi de la Universidad de Córdoba especialista en dinámica de galaxias y simulaciones computacionales.
Pese a que el enigma de la materia oscura no ha sido resuelto aún por la ciencia, esto no ha impedido que la sociedad se apropie de esta idea y la tome como una realidad científica verificada e incluso la lleve a distintas facetas culturales como lo son el cine, la literatura y los videojuegos.
La materia oscura ha sido protagonista relatos literarios como His Dark Materials” o “La Materia Oscura de Philip Pullman, también ha sido protagonista en videojuegos de la talla de Mario Bros y de géneros musicales radicales como el Heavy Metal. Sin embargo, en muchas ocasiones dichas referencias no son compatibles con la realidad científica, pues el objeto de estas facetas culturales es desarrollar la imaginación.
Los Orígenes
El documento titulado A History of Dark Matter de Gianfranco Bertone y Dan Hooper publicado en mayo de 2016 relata la historia de la materia oscura. En este documento se destacan personajes como Fritz Zwiky, Vera Rubin y se hace referencia a los trabajos de Yannick Mellier. De acuerdo a Bertone y Hooper en los años treinta, el astrónomo de origen Búlgaro Fritz Zwiky detectó que los movimientos de las galaxias no eran coherentes con el campo gravitatorio producido por su materia visible, lo que le llevó a pensar en la existencia de una materia invisible que podía dar cuenta de estas anomalías. Esto es lo que se conoce actualmente como materia oscura.
Cuarenta años después, Vera Rubin descubrió a través de las observaciones que las estrellas de una galaxia de disco giraban a la misma velocidad sin importar la distancia que tenían respecto al centro galáctico, esta situación contradictoria no era compatible con la velocidad de rotación de los planetas en el sistema solar. Rubin, intuyó entonces, que esto se debía a la gran cantidad de materia oscura que se encontraba en la galaxia. Una década más tarde, Yannick Mellier y su equipo, descubrieron el efecto de Lente Gravitacional, el cual solo podía ser explicado si se consideraba que las estructuras galácticas contaban con una gran cantidad de materia oscura.
Investigaciones sobre materia oscura
Desde su descubrimiento y hasta la actualidad la inclinación por este tipo de materia ha crecido en la comunidad científica y en la población dedicada a la divulgación y comunicación de la ciencia. Para tener una idea de este interés científico, la base de datos SCOPUS hasta el momento contiene alrededor de treinta mil artículos asociados a la palabra clave “Dark Matter”.
En la gráfica se aprecia que a partir de la década de los 80 hay un incremento considerable en la cantidad de publicaciones que se relacionan con el tema, esto coincide con los descubrimientos realizados por Vera Rubin y Yannick Mellier a finales de la década de los años 70 e inicio de los 80 lo que, potenció el interés de la comunidad académica en esta área de investigación.
¿Qué está oculto tras las sombras?
La materia oscura es una sustancia misteriosa para la ciencia moderna, es escurridiza y no quiere revelar sus secretos. En este momento existen experimentos como DAMA/LIBRA, PAMELA o FERMI que utilizan aparatos de última tecnología en diferentes lugares del planeta en busca de su esencia. La materia oscura es como el aire, transparente a la vista, sin embargo, se sabe que se encuentra ahí por los efectos que se aprecian sobre algunos objetos, pero a simple vista no se puede decir de qué está hecha. En entrevista el profesor Leonardo Castañeda del Observatorio Astronómico Nacional de Colombia comenta: “En este momento yo no le podría responder con exactitud qué es la materia oscura”. Lo anterior no implica que la ciencia no haya creado modelos o técnicas que describan la materia oscura.
En este sentido la detección de la materia oscura se realiza a través de dos técnicas, la primera es la detección directa que trata de determinar las partículas elementales que componen la famosa sustancia. Experimentos como XENON1T y DAMA/LIBRA emplean esta técnica pero, hasta el momento, no han arrojado resultados positivos. El problema de la detección directa es que en teoría la materia oscura no emite radiación, como lo plantea el profesor Mario Abadi “La hipotética materia oscura no tiene la propiedad de emitir fotones lo cual hace muy difícil su detección directa”.
La segunda técnica denominada detección indirecta busca la materia oscura a través de sus efectos gravitacionales. La metodología de detección indirecta es la que ha permitido a la comunidad científica proponer la posible existencia de la materia oscura, ya que las principales evidencias indirectas de la existencia de la materia oscura son la dinámica de rotación de las galaxias, el efecto de lente gravitacional y la radiación cósmica de fondo conocida como eco del Big Bang.
El afán que tiene la ciencia para descubrir esta mimetizada sustancia no es menor, ya que la mayoría de modelos de la expansión y evolución del universo se fundamentan en la existencia de este material. Si la materia oscura no llegase existir implicaría que el conocimiento que se tiene del cosmos y por ende de las leyes de la física estarían equivocadas.
Posando ante los reflectores
En diferentes ámbitos de la cultura la materia oscura ha tomado su lugar como concepto. Un ejemplo de esto se puede apreciar en la afamada serie escrita por el británico Philip Pullman, que lleva por título “His Dark Materials” o “La Materia Oscura” (1995-2000). La trama, gira en torno a una sustancia misteriosa denominada “polvo”, descrita como una forma de conciencia que mantiene unidos y vivos a diversos mundos. Este polvo en la trilogía, es el elemento del que están hechos los ángeles. Resalta, el parecido entre esta sustancia llamada “polvo” y la famosa “materia oscura” que la ciencia busca fervientemente en la actualidad. Su similitud radica en lo referente a la unión y supervivencia de los diferentes mundos. La materia oscura para los científicos es un pegamento que mantiene unidos los planetas y las galaxias, debido a su impresionante poder gravitacional. Así lo relata Laura Baudis en su artículo “Dark matter detection” de 2016.
Es importante resaltar que estas caras del conocimiento se alimentan de la realidad para dar cuenta de la ficción. Es por esta razón que se advierte una relación simbiótica entre la ciencia y las diferentes manifestaciones culturales de la sociedad. Gustavo Ariel Schwartz en su artículo titulado «Literatura y ciencia. Hacia una integración del conocimiento» publicado el año 2018 Manifiesta: «La ciencia y la literatura (o el arte) son modos de explorar la realidad, estrategias para comprender el mundo. Difieren en sus métodos, sí; pero se asemejan en sus intenciones».
Villana de videojuegos
En los juegos de vídeo es fácil encontrar referencias a la fantasía, dado que su finalidad es entretener. Estos en su faceta de ficción o de realidad se permiten crear historias vinculadas a la ciencia del mundo real. En juegos como; Bomberman 64 “The Second Attack”, Final Fantasy, Super Mario Galaxy o League of Legends, la “materia oscura” juega un papel muy importante, ya sea para dar súper poderes a sus protagonistas, o como un enemigo que es capaz de eliminarlos al instante.
Súper Mario Bros es una saga de juegos legendaria creada por Nintendo a inicios de los años ochenta. El juego cuenta las aventuras de un par de hermanos fontaneros que deben enfrentar diferentes obstáculos y enemigos para poder rescatar a la princesa Peach de las malvadas garras de su archienemigo Bowser. Nintendo ha realizado muchas versiones del juego a través de la historia destacándose; Súper Mario Bros II y III, Mario 64 y Super Mario Galaxy entre otros.
En noviembre del año 2007 fue lanzado por Nintendo al mercado Súper Mario Galaxy para la consola Wii. Los diferentes niveles del juego son denominados galaxias y en estos el principal elemento dinámico es la gravedad. Una de las galaxias es llamada “Dimensión de materia Oscura”, aquí la materia oscura se presenta como un fluido púrpura-negro que desintegra a Mario al contacto.
Para el profesor Leonardo Castañeda “La materia oscura no parece tener ni las cargas, ni las interacciones de la materia ordinaria que es detectada por su emisión de fotones que viajan años luz para ser observados a través de los telescopios. Los únicos efectos medidos en la materia oscura hasta ahora son sus efectos gravitacionales”
La materia oscura que presenta Súper Mario Galaxy es compatible e incompatible con la realidad física del concepto. En primera instancia la materia oscura no emite radiación, por lo tanto, no podemos saber si es o no de color púrpura-negro. Un gran acierto de Nintendo es establecer la importancia de los efectos gravitacionales de la materia oscura en las diferentes instancias del mundo que se encuentra completamente dominado por esta sustancia.
Un exótico combustible
El cine y la televisión son algunas de las facetas de la cultura que más hacen referencia a la ciencia. No es extraño ver alusiones a viajes en el tiempo, catástrofes terrestres o biografías de grandes personajes de la ciencia como John Nash, Stephen Hawking o Allan Turing por mencionar a algunos. El artículo «Cine y ciencia de la mano» publicado en el cuaderno de cultura científica de la universidad del País Vasco por la historiadora Ana Ribera afirma respecto al cine y la televisión que «Han sido para muchos futuros científicos su primer punto de contacto con la actividad científica… aunque fuera en su versión más irreal, loca e inverosímil». En este sentido, la materia oscura ha sido un concepto expuesto en películas y series como; La comedia animada Futurama, la serie de ciencia ficción Star Trek, la famosa serie de casos paranormales The X-Files o el reconocido anime titulado Yugi Oh.
El dibujante Matt Groening es famoso por ser el creador de la serie animada “Los Simpson”, sin embargo, Groening también es creador de la serie de sátira científica titulada Futurama. En la historia Philip J. Fry es un repartidor de pizzas que por accidente cae en una cámara criogénica y queda atrapado en esta desde el 1 de diciembre de 1999 hasta el año 2999. La trama gira en torno a sus aventuras en este futuro distópico.
En Futurama la materia oscura es un material de color negro que se usa como combustible en las naves espaciales. Nibbler es uno de los personajes más recordados de la serie cuyo nombre en España es “Mordisquitos” y en América Latina es “Mordelon”. Este personaje tiene la habilidad de convertir todo lo que come en materia oscura, cuando la evacúa se utiliza como un preciado carburante. En la película “El juego de Bender” la materia oscura ha subido su precio, situación que molesta al profesor Hubert, porque recuerda que 30 años antes había transformado la materia oscura en un super combustible cristalizado e incluso había creado un cristal opuesto que sería capaz de terminar con toda la materia oscura. Con el objetivo de eliminar el preciado combustible, decide realizar un viaje en el cual Bender pierde la cordura completamente, lo que insinúa que la materia oscura podría tener propiedades que distorsionan la percepción de la realidad.
La profesora Olga Requejo del Instituto de Física Corpuscular (IFIC) de Valencia menciona “El denominado efecto “Weak Lensing” (Lentes gravitacionales débiles): es un efecto físico que produce una distorsión de las imágenes de las galaxias debido a la presencia de materia oscura”. ¿Será un acierto de la serie Futurama hacer referencia a la distorsión de la percepción de la realidad?
En la ciencia se han hecho descubrimientos como la antimateria, particularmente los Positrones que en primera instancia no se sabía si tendrían aplicación práctica y sin embargo hoy en día son parte de la cotidianidad. Un ejemplo de esto es la Tomografía por emisión de positrones. El catedrático de Bioquímica y Biología Molecular de la Universidad de Murcia, José Antonio Lozano Terue en su artículo ¿Qué fue de la antimateria? del año 1994 manifiesta que «El propio Dirac, al recibir el Premio Nobel de Física en 1932, se permitió, en el discurso de aceptación, especular con las posibilidades de los mundos de antimateria» Esto pone de manifiesto la necesidad humana de hacer suposiciones al respecto de los nuevos descubrimientos de la ciencia. En el caso de la materia oscura hay que esperar, en estos tiempos la ciencia no sabe exactamente qué es y por esto es difícil decir si esta podría ser usada como un combustible o no.
Peculiares habitantes ocultos en la oscuridad
Bastantes son las películas y videojuegos que se han fundamentado en la literatura, además ésta es una de las expresiones culturales más esenciales de la historia. De este arte han surgido personajes recordados por todos; Drácula, Don Quijote o Frankenstein y escritores de la talla de Dante, Cervantes o Hesse.
Gustavo Ariel Schwartz establece que un cambio en el imaginario colectivo de la sociedad tarde o temprano genera un cambio en distintas instancias de la cultura, la ciencia y la literatura se nutren de la imaginación colectiva, bajo esta perspectiva Schwartz asevera: «No sorprende así que ciertos conceptos puedan ser “recogidos” y amplificados en sincronía por las dos, con los elementos propios de cada una de ellas» Por lo tanto no es extraño encontrar productos derivados de la ciencia y de la literatura que tengan la misma idea en común.
La materia oscura en la literatura ha formado parte de diferentes tipos de narrativas, esta es protagonista especialmente en relatos de ciencia ficción. En historias cómo; Star Trek “Dark Matters” de Christie Golden, Ghost Legion “Star of the Guardians” de Margaret Weis, Ringworld’s Children de Larry Niven o Gintama de Hideaki Sorachi la materia oscura ha sido mencionada.
En el año 2004 el escritor estadounidense Larry Niven publicó el libro Ringworld’s Children que es el cuarto de una saga titulada Ringworld. El relato describe las aventuras de Louis Wu y sus camaradas de Ringworld. En esta entrega la novela se centra en la llamada “Guerra al Margen” disputada por diferentes especies inteligentes del universo para tomar el control del Mundo Anillo. En el relato se destaca el concepto de hiperimpulso que parece estar asociado a un aumento de velocidad que en el vacío superaría a la velocidad de la luz.
En la narración la materia oscura es una sustancia que se aprecia como una mancha de pintura neón corriendo sobre aceite. La materia oscura no se percibe en el espacio regular, solo se puede percibir en el hiperespacio, acumulándose alrededor de las estrellas. Aparentemente este efecto hace más masivas a las galaxias. También, se insinúa que la materia oscura es un ecosistema perfecto para albergar depredadores que devoran las naves que viajan a hipervelocidades, por esto es prudente viajar dentro de la materia oscura con sigilo, como se haría dentro de un bosque a altas horas de la noche.
Es curioso como la materia oscura esparcida como pintura sobre aceite se parece al efecto real conocido como lente gravitacional. Requejo expresa que los catálogos de galaxias permiten determinar la distribución espacial de estructuras a través del efecto de lente gravitacional débil. La profesora añade: “El lente gravitacional débil produce una distorsión de las imágenes de las galaxias debido a la presencia de materia oscura”. Esto parece indicar un acierto de Larry Niven en su historia.
Para Niven las estrellas se encuentran rodeadas de materia oscura. Castañeda plantea que “la materia oscura crea pozos en los cuales la materia visible se compacta y crea las estrellas”. En consecuencia lo planteado en Ringworld es compatible con la realidad científica.
Por último, en Ringworld podría existir algún tipo de vida alienígena dentro de la materia oscura. Lo cual es estrictamente una idea de la ciencia ficción. Según Abadi: “Las artes son muy importantes, ya que estimulan la imaginación. Incluso Julio Verne predijo algunas cuestiones tecnológicas que después se llevaron a cabo. Esto no quiere decir que todo lo que se prediga en el arte, en la literatura y en la ciencia ficción ocurra en realidad”.
El sonido más misterioso del Heavy Metal
La música es una de las expresiones culturales más antiguas y recurrentes de toda la historia. Además, puede ser empleada para comunicar, entretener o incluso como elemento terapéutico. El doctor Alberto Requena Rodríguez de la Academia de Ciencias de la Región de Murcia en su artículo “Música y Ciencia” publicado el año 2018 indica que George Gamow escribió una terna de canciones para sí mismo y para otros dos cosmólogos famosos; Georges Lamaitre y Fred Hoyle. La obra se tituló Opera Cósmica y trata de las teorías cosmológicas de la época. Entre estas se encuentran la teoría del Big Bang, la expansión del universo y la teoría del estado estacionario, cuyo objetivo de esta relación entre ciencia y música fue generar una mejor comprensión de los conceptos más complejos de la cosmología.
Respecto a la materia oscura algunos artistas han decidido crear melodías en las cuales se plasma su sentir y entender del concepto. En esta dirección cantantes como Andrew Belle y bandas como Les Friction, Brain Juice o Red Harvest han tomado a la materia oscura como inspiración para crear sus líricas e incluso sus melodías.
Red Harvest es una banda de metal Noruega formada en el año de 1989. En el trabajo lanzado en el año 2000 titulado “Cold Dark Matter” la banda presenta un sonido de carácter industrial con sintetizadores algo no muy común en el ámbito del Black metal. Las canciones de este álbum se encuentran enmarcadas en un aire o atmósfera bastante oscura y fría, se podría decir que es una especie de destrucción electrónica.
La relación más interesante que existe entre el trabajo artístico realizado por Red Harvest y la materia oscura buscada por la ciencia moderna es su álbum “Cold Dark Matter”, ya que la materia oscura se clasifica dependiendo de la velocidad de las partículas que la componen. Si la velocidad es baja se dice que es materia oscura fría, pero si las velocidades son cercanas a la velocidad de la luz se considera materia oscura caliente. Según Requejo: “En un universo con materia oscura fría primero se formarían las estructuras galácticas más pequeñas y luego las más grandes.” La materia oscura fría es la mejor candidata que tiene la ciencia en la actualidad para dar cuenta de las observaciones astronómicas. Al respecto afirma Abadi “el modelo de materia oscura fría es más atractivo, y ha sido un modelo más robusto para explicar muchos resultados no solo a bajas escalas sino también a escalas grandes del universo.”
¿Qué nos depara el futuro?
Mientras la sociedad sigue su camino hacia el futuro, la ciencia enfrenta grandes retos, pues aún no se ha encontrado ni el más mínimo vestigio de una partícula de materia oscura. No obstante, determinar la existencia de la materia oscura podría cambiar para siempre la concepción que se tiene del universo. Porque: “Las implicaciones que tienen estas problemáticas en la ciencia son bastante profundas” indica Abadi.
La correlación entre ciencia y arte puede ser empleada en el ámbito educativo para permitir la comprensión al público en general de la ciencia. Esto con el fin de reducir la brecha existente entre las ciencias exactas, la cultura y el arte. Parafraseando a Schwartz la cultura y la ciencia ya no pueden darse la espalda.
Sin duda alguna el concepto de materia oscura es muy importante en la ciencia moderna, es interesante ver cómo en diferentes ámbitos de la cultura se percibe de manera distinta. Hay mucha ficción en las artes, la literatura y el cine, a pesar de ello, la ficción allí generada puede estar dando señales de un futuro inesperado. Tal vez en la próxima década la ciencia descubra la existencia de la materia oscura o simplemente la descarte. Solo el tiempo lo dirá.
Omar Bohórquez
Física Increíble 