Durante décadas, las galaxias han sido un quebradero de cabeza para los cosmólogos. Muchas se mueven como si hubiera más masa de la que podemos ver, y eso obliga a elegir entre dos ideas incómodas. ¿Existe materia oscura invisible, o las leyes de la gravedad se “retuercen” cuando miramos muy lejos?
Un equipo internacional ha hecho ahora la prueba más grande hasta la fecha y el resultado es bastante directo. Con datos del Atacama Cosmology Telescope (ACT) enChile, la gravedad sigue debilitándose con la distancia casi exactamente como predicen Newton y la relatividad general de Einstein. Los resultados, publicados el 15 de abril en Physical Review Letters, dan un exponente de 2,1, muy cerca del 2 de la clásica ley del inverso del cuadrado, y dejan menos espacio a teorías alternativas como MOND.
Qué han encontrado
El trabajo se apoya en un “termómetro” del Universo muy antiguo, el fondo cósmico de microondas, y lo combina con un catálogo enorme de galaxias y cúmulos. Con esa mezcla, los autores calculan cómo cambia la fuerza efectiva de la gravedad cuando separas las estructuras del cosmos a decenas y cientos de millones de años luz.
El resultado se expresa con un número sencillo. En el rango de distancias que han analizado (aproximadamente entre 30 y 230 megapársecs), la caída de la gravedad encaja con un índice n de 2,1 con una incertidumbre de 0,3, un margen que sigue incluyendo el valor 2. En términos prácticos, la “regla del 2” sigue viva incluso en escalas cosmológicas.
Cómo se mide la gravedad con luz antigua
La clave está en mirar cómo la luz más vieja del universo llega hasta nosotros tras cruzar grandes estructuras. Esa radiación salió cuando el Universo tenía unos 380.000 años y desde entonces lo ha inundado todo, así que es como un fondo uniforme sobre el que se marcan pequeñas “huellas”.
Cuando esa luz atraviesa el gas caliente que rodea a cúmulos de galaxias que se están moviendo, sufre un cambio diminuto. Ese efecto (kSZ) permite estimar si dos cúmulos, de media, se están acercando o alejando y a qué ritmo, algo que depende de cómo tira la gravedad a gran escala. El equipo ha aplicado esta técnica usando mapas del ACT y un conjunto de alrededor de 300.000 galaxias.
El número 2,1 y por qué importa
La ley del inverso del cuadrado suena abstracta, pero se puede imaginar con algo cotidiano. Piensa en una farola bien orientada. Cerca deslumbra, y unos metros más allá su luz cae rápido, no de forma lineal, sino mucho más deprisa.
La gravedad se comporta de forma parecida. Si el exponente fuese más bajo, la fuerza “aguantaría” mejor a grandes distancias y eso ayudaría a explicar velocidades extrañas sin invocar materia oscura. Pero la medida apunta a lo contrario, a una caída compatible con lo esperado. Patricio A. Gallardo lo resume así en la nota del estudio, al destacar que “es notable que la ley del inverso del cuadrado siga manteniéndose firme en el siglo XXI”.
Materia oscura, MOND y lo que queda abierto
Este resultado no “detecta” materia oscura con una foto o una muestra, y conviene decirlo claro. Lo que hace es recortar el abanico de explicaciones, porque si la gravedad se comporta como siempre en estas escalas, entonces la opción de modificarla pierde fuerza como solución general al problema de las galaxias rápidas.
En ese sentido, la lectura es incómoda y a la vez útil. David Spergel, coautor y presidente de la Fundación Simons, lo expresa cuando afirma que “este es otro triunfo para la relatividad general y nuestro modelo estándar”, incluso aunque el modelo con materia oscura y energía oscura parezca extraño.
El gran misterio, por tanto, sigue donde estaba. El propio Gallardo lo reconoce sin rodeos cuando dice que el estudio “fortalece la evidencia” de que existe una componente de materia oscura, pero que todavía no sabemos de qué está hecha. No es poca cosa, pero tampoco es el final de la historia.
El cielo oscuro también es medio ambiente
Puede parecer que hablar de cúmulos de galaxias queda muy lejos de los problemas ambientales, pero no tanto. Para medir señales tan pequeñas necesitas cielos limpios y oscuros, y eso convierte al desierto de Atacama en un recurso científico y también natural que hay que cuidar. El ACT, por ejemplo, es un telescopio de seis metros situado en Cerro Toco, en el Atacama chileno.
Chile ha empezado a tratar esta cuestión como parte de su política ambiental. En 2023, el Ministerio del Medio Ambiente estableció una nueva norma de iluminación para controlar emisiones de luz exterior y cartelería, con el objetivo de prevenir la contaminación lumínica y proteger la calidad astronómica del cielo, la salud de las personas y la biodiversidad.
Y hay otra lectura que conecta con CO2 y con la factura de la luz. DarkSky International estima que, solo en Estados Unidos, al menos un 30% de la iluminación exterior se desperdicia, con un coste de unos 3.300 millones de dólares y unos 21 millones de toneladas de CO2 al año asociadas a ese derroche. No es un dato trasladable tal cual a otros países, pero sirve para entender que iluminar “hacia el cielo” suele ser también quemar electricidad sin sentido.
Lo que viene ahora
Los autores insisten en que la técnica se puede volver mucho más precisa. En esta primera gran prueba se han usado unas 300.000 galaxias, pero el método debería funcionar con muestras de 10 millones o más a medida que crezcan los grandes cartografiados del cielo. Eso permitiría buscar desviaciones mínimas, si es que existen.
En el artículo científico, además, se menciona que futuros experimentos podrían llegar a descartar escenarios con un exponente tan bajo como 1 con una significación muy alta. Dicho de otra forma, el examen de la gravedad en el universo grande no ha terminado, y los próximos datos pueden afinar la respuesta hasta el último decimal.
El estudio ha sido publicado en Physical Review Letters y puede consultarse en acceso abierto en arXiv.
