Materia oscura y energía oscura

El universo que no vemos

Cuando los astrónomos suman todas las estrellas, el gas y el polvo que pueden observar, el total se queda muy corto respecto a lo que la gravedad les dice que debe haber. Y la forma en que crece todo el universo no coincide con lo que haría solo la materia normal.

Dos nombres cubren estos huecos. La materia oscura es masa extra que atrae pero no brilla. La energía oscura es lo que sea que empuja al universo a expandirse cada vez más deprisa.

"Oscura" aquí significa simplemente desconocida e invisible para los telescopios. Ninguna de las dos es lo mismo que las nubes oscuras de polvo que se ven en las fotos de la Vía Láctea.

Pruebas de la materia oscura

En 1933, Fritz Zwicky midió galaxias del cúmulo de Coma y descubrió que se movían tan deprisa que la materia visible no podía mantenerlas juntas. En los años setenta, Vera Rubin y Kent Ford midieron cómo orbitan las estrellas en las galaxias espirales. Las estrellas lejos del centro se movían tan rápido como las más cercanas, algo que solo tenía sentido si cada galaxia estaba dentro de un gran halo de masa invisible.

La gravedad también desvía la luz, un efecto llamado lente gravitacional. Los cúmulos de galaxias masivos deforman en arcos las imágenes de las galaxias que hay detrás, y la cantidad de desviación revela mucha más masa de la que puede aportar la materia visible.

El cúmulo Bala, estudiado en detalle en 2006, es una pareja de cúmulos de galaxias que se atravesaron al chocar. Las imágenes de rayos X muestran que el gas caliente, que contiene la mayor parte de la materia normal, se frenó en el centro, mientras que las lentes muestran que la mayor parte de la masa siguió adelante. Esa separación es difícil de explicar sin materia oscura.

¿Qué podría ser la materia oscura?

La materia oscura no parece emitir, absorber ni reflejar luz, pero tiene gravedad. La mayoría de los científicos cree que está hecha de partículas aún no identificadas.

Entre los candidatos más populares están los WIMP, partículas pesadas que apenas interactúan con nada, y los axiones, partículas extremadamente ligeras. Detectores a gran profundidad bajo tierra, en colisionadores de partículas y en el espacio llevan décadas buscando, sin una señal confirmada en 2026.

Un grupo más pequeño de investigadores explora en cambio la gravedad modificada, la idea de que la gravedad se comporta de otra forma a escala de galaxias. Hasta ahora, sin embargo, ninguna teoría de ese tipo explica todas las pruebas tan bien como la materia oscura, sobre todo casos como el cúmulo Bala.

La energía oscura y el universo que se acelera

Desde los años veinte, los astrónomos saben que el universo se expande. La mayoría esperaba que la gravedad frenara esa expansión con el tiempo.

En 1998, dos equipos usaron supernovas de tipo Ia, enanas blancas que explotan con un brillo predecible, para medir distancias a galaxias lejanas. Las supernovas distantes se veían más débiles de lo esperado, lo que significa que la expansión se ha estado acelerando durante los últimos miles de millones de años. El descubrimiento ganó el Premio Nobel de Física de 2011.

La explicación más sencilla es una energía constante integrada en el propio espacio, cercana a la "constante cosmológica" que Einstein propuso en su día. Rastreos recientes, como DESI, han sugerido que la energía oscura podría cambiar con el tiempo, pero en 2026 esto aún se está comprobando.

Haciendo cuentas: 5 %, 27 %, 68 %

Combinar las mediciones del fondo cósmico de microondas, el débil resplandor residual del Big Bang, con rastreos de galaxias y supernovas da un balance notablemente coherente. La materia normal es alrededor del 5 % del total, la materia oscura alrededor del 27 % y la energía oscura alrededor del 68 %.

Estas proporciones son aproximadas y describen el universo actual. En el universo primitivo, la energía oscura tenía un papel mucho menor y dominaba la materia.

Dicho de otro modo, alrededor del 95 % del cosmos está hecho de cosas que podemos describir por sus efectos pero que aún no sabemos nombrar.

Euclid y otras misiones

El telescopio espacial Euclid de la ESA se lanzó en julio de 2023, con detectores infrarrojos aportados por la NASA. Desde una posición a unos 1,5 millones de km de la Tierra, está cartografiando las formas y distancias de miles de millones de galaxias en aproximadamente un tercio del cielo.

Las diminutas deformaciones en la forma de las galaxias trazan la materia oscura que hay entre ellas y nosotros, y el patrón de las galaxias a lo largo del tiempo registra cómo la energía oscura ha estirado el espacio. Sus primeras imágenes se publicaron en 2023 y sus primeros datos de rastreo, en 2025.

Otros proyectos completan el cuadro, como el Observatorio Vera C. Rubin en Chile y el telescopio espacial Nancy Grace Roman de la NASA, lanzado en agosto de 2026.

Preguntas abiertas

¿Qué partícula, si es que hay alguna, es la materia oscura? ¿Es la energía oscura realmente constante o cambia? ¿Podría una teoría más profunda de la gravedad unir ambas?

Responder a cualquiera de estas preguntas probablemente transformaría la física. Por ahora, la materia oscura y la energía oscura se entienden mejor como etiquetas precisas para efectos reales y medidos cuyas causas siguen siendo desconocidas.