¿Cómo sabemos que existe la materia oscura si no se puede ver?

1. ¿Qué pasa con las estrellas que giran demasiado deprisa?

Empecemos por algo que sí cuadra. En el sistema solar, los planetas cercanos al Sol van más rápido que los lejanos: Mercurio da una vuelta en 88 días y Neptuno tarda unos 165 años. La razón es que la atracción del Sol se debilita con la distancia, así que un planeta lejano necesita moverse a menor velocidad para mantenerse en órbita.

Con una galaxia espiral, como la nuestra, uno esperaría algo parecido. La mayor parte de la luz, y por tanto de las estrellas y el gas visibles, está concentrada hacia el centro. Si solo contara esa materia visible, las estrellas de los bordes deberían girar más despacio. Un gráfico de la velocidad de giro según la distancia al centro se llama curva de rotación, y lo esperable sería que bajara hacia afuera.

Pero al medirlas, las estrellas de las zonas externas giran casi igual de rápido que las interiores: la curva se queda plana. La NASA lo resume así: las estrellas de los bordes de las galaxias espirales se mueven demasiado deprisa para que la materia visible las retenga, y por eso estas galaxias deben de estar sujetas por materia oscura[1]. Una explicación es que haya materia que no vemos y cuya gravedad aporte la atracción que falta.

Hay, en principio, dos salidas: o existe mucha materia que no brilla, o la gravedad funciona de otra manera a escalas enormes. Las pruebas que veremos después apuntan sobre todo a la primera, y la segunda sigue estudiándose como alternativa.

2. ¿Quién notó primero que las galaxias se movían demasiado rápido?

La pista es más antigua que las galaxias espirales de las que acabamos de hablar. En 1933, el astrónomo suizo Fritz Zwicky estudió el cúmulo de Coma, un grupo enorme de galaxias, y vio que se movían demasiado rápido para la gravedad que producía su materia ordinaria visible. A la sustancia que faltaba la llamó, en alemán, dunkle Materie: materia oscura[1].

La idea, sin embargo, no se convirtió de golpe en la explicación aceptada. Una historia detallada de cómo la materia oscura llegó a formar parte de la cosmología moderna cuenta que el camino fue gradual y que a menudo se resume en una anécdota sobre unos pocos científicos pioneros, cuando en realidad hicieron falta observaciones y argumentos teóricos muy diversos[2]. Lo que sí se puede decir es que, según la NASA, cuando Vera Rubin vio el mismo problema de la «masa que falta» en las galaxias espirales, en la década de 1970, el concepto empezó a ganar aceptación general[1].

3. ¿Cómo midió Vera Rubin la velocidad de las estrellas?

En 1965, Vera Rubin, que entonces tenía cuatro hijos, aceptó un puesto a tiempo parcial en la Institución Carnegie, en Washington. Allí conoció a Kent Ford, que había construido un espectrógrafo de imagen muy sensible[3]. Un espectrógrafo reparte la luz de un astro por colores, y el desplazamiento de esos colores revela si lo que emite la luz se acerca o se aleja. Es el efecto Doppler: es parecido a lo que notas con una ambulancia, cuya sirena suena más aguda al acercarse y más grave al alejarse, pero aplicado a la luz.

Con ese aparato, Rubin y Ford reunieron 123 espectros de la galaxia de Andrómeda con el telescopio de dos metros del Observatorio Lowell. El resultado, que el Instituto Max Planck llama asombroso, fue que los objetos situados entre 10 000 y 60 000 años luz del centro se movían casi a la misma velocidad[3]. Al estudiar otras galaxias, encontraron patrones parecidos[3]; el observatorio que lleva su nombre cuenta que ella y Ford estudiaron más de 60 galaxias[4]. Ya no era la rareza de una sola galaxia.

También hay una parte de la historia que no tiene que ver con los telescopios. El Instituto Max Planck cuenta que en el Observatorio Palomar, en California, las mujeres tenían oficialmente prohibida la entrada y que, para ella, el director hizo una excepción. En su primera estancia, Rubin hizo una falda de papel y pegó en la puerta del baño marcado «HOMBRES» un letrero que decía: «Ya tienen un baño de mujeres»[3]. Rubin murió el 25 de diciembre de 2016, a los 88 años, sin haber recibido nunca el Premio Nobel, algo que el mismo texto califica de descuido muy criticado[3].

4. ¿Hay pruebas aparte del giro de las galaxias?

Con un solo tipo de medida podría haber una trampa: un fallo del instrumento o un error de cálculo. Por eso importa que haya pruebas independientes, y las hay.

La primera es la lente gravitacional. Un objeto con mucha masa curva con su gravedad la luz de las galaxias lejanas que están detrás, y el grado de deformación permite calcular cuánta masa hay delante. La NASA señala que la materia oscura, con su gravedad, produce ese efecto[1]. Lo que se observa es que hay más masa de la que se ve.

La segunda es el cúmulo Bala, que la NASA describe como uno de los ejemplos más claros de materia oscura[1]. Es el lugar donde dos cúmulos de galaxias chocaron de frente. Según la explicación habitual, el gas caliente de cada cúmulo (la mayor parte de la materia normal) se frena en el choque, pero el lugar donde las lentes gravitacionales indican que se concentra la masa queda en otro sitio: la masa que no se ve habría atravesado el choque casi sin rozarse. Esto encaja con una materia que ejerce gravedad pero casi no interactúa de otras maneras. Los investigadores, añade la NASA, piensan que ese material es probablemente materia oscura[1].

Una pregunta que ayuda a entender la ciencia: si te dijeran que algo existe porque dos métodos distintos lo detectan por separado, ¿confiarías más que si solo lo indicara un método? Es lo que hace sólida esta historia.

5. ¿De qué podría estar hecha la materia oscura?

Esta es la parte abierta. Según la NASA, los científicos todavía no han encontrado pruebas que confirmen ninguno de los candidatos[1]. Se barajan tres candidatos principales, todos hipotéticos:

• WIMP: partículas grandes, pesadas y lentas.
• Axiones: partículas subatómicas de masa y energía muy bajas.
• Agujeros negros primordiales: agujeros negros que se habrían formado justo después del nacimiento del universo[1].

Para buscar WIMP se usan detectores muy sensibles bajo tierra, donde llegan menos partículas que podrían confundirse con la señal. El experimento LZ (LUX-ZEPLIN) está casi a una milla de profundidad (unos 1,6 km) en la Instalación de Investigación Subterránea Sanford, en Dakota del Sur (EE. UU.), con unas 10 toneladas de xenón líquido ultrapuro[5].

El 1 de septiembre de 2026, el equipo anunció que, entre 220 días de datos tomados de marzo de 2023 a abril de 2024, aparecía un único suceso difícil de explicar con los fondos conocidos. Su significancia es de 2,6 sigma: si solo actuaran los fondos conocidos, la probabilidad de obtener un resultado así o más extremo sería de alrededor del 0,5 %. Está lejos de los 5 sigma que se exigen para hablar de descubrimiento. El propio equipo lo dice claro: «No afirmamos haber visto materia oscura»[5]. Seguirán tomando datos para ver si la señal crece o se desvanece.

Que todavía no se haya detectado nada tampoco es un fracaso: cada experimento sin resultado descarta combinaciones posibles y estrecha la búsqueda. Mientras tanto, la materia oscura sigue siendo una explicación que se deduce de sus efectos gravitatorios, no una partícula capturada.

6. ¿Qué tiene que ver un telescopio con el nombre de Rubin?

En el norte de Chile está el Observatorio Vera C. Rubin, con un espejo de 8,4 metros. Es uno de los pocos grandes telescopios que llevan nombre de mujer, y se construyó, entre otras cosas, para cartografiar la Vía Láctea y buscar asteroides cercanos y materia oscura[3]. Su nombre original era «Telescopio de Materia Oscura»[4].

En junio de 2026 empezó su gran estudio de diez años, el Legacy Survey of Space and Time (LSST). Cada noche toma cientos de imágenes del cielo del hemisferio sur y vuelve a cada zona unas 800 veces. Entender la naturaleza de la materia oscura y de la energía oscura es el primero de sus cuatro objetivos científicos[6]. Las fuentes consultadas dan fechas distintas para el primer día (el 29 o el 30 de junio), así que aquí solo decimos «junio de 2026».

7. ¿Cómo puedes seguir investigando por tu cuenta?

Una buena forma de empezar es leer con calma el artículo del Instituto Max Planck sobre Vera Rubin y la página de la NASA sobre materia oscura: están en inglés, pero con un traductor se leen bien. Prueba a anotar tres cosas: qué se midió, con qué instrumento y qué se esperaba antes de medir.

Y una pregunta para pensar: si el LZ vuelve a ver ese suceso muchas veces, ¿qué te haría falta para creer que es materia oscura? ¿Y si desaparece al tener más datos?

Fuentes

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