Tot el que veiem, extraordinàriament exòtic i minoritari

A la dècada dels anys 30 del segle passat, un excèntric, malhumorat, però genial astrònom de nom Fritz Zwicky va fer un descobriment que canviaria el nostre enteniment de l’univers.

El va fer estudiant un enorme cúmul de galàxies anomenat el cúmul de Coma, una agrupació formada per milers de ciutats còsmiques (pots pensar en les galàxies com això, grans ciutats formades per milers de milions d'edificis, d'estrelles). La tecnologia del moment ja permetia analitzar el moviment d’objectes molt llunyans mitjançant el desplaçament de la llum. Un efecte molt similar al que estem acostumats als nostres carrers amb el so, quan un vehicle s’apropa a nosaltres, passa pel davant, i després s’allunya. En el cas del so, notem clarament com aquest canvia de tonalitat, de l’agut quan s’apropava al greu quan s’allunya.

És l’efecte Doppler, que també aplica a la llum: un objecte que s’apropi a nosaltres mostrarà la seva llum lleugerament desplaçada cap al color blau, que vindria a ser l’equivalent al so agut (atenció, perquè llum i so no tenen res a veure, però ens va bé per a la comparació). I si un objecte s’allunya, la seva llum ens arriba desplaçada cap al vermell.

Les variacions, en el cas de la llum, són minúscules, però detectables. Mesurant el desplaçament de la llum podem deduir la velocitat de l’objecte en qüestió.

Doncs bé, Zwicky es va dedicar a analitzar com es movien les galàxies de Coma al voltant del seu centre de gravetat comú. I va observar quelcom estrany.

Les velocitats de les galàxies eren excessivament elevades. Si el que mesurava era cert, no s’entenia com aquelles galàxies podien seguir lligades unes amb les altres per la gravetat i en canvi no escapaven del cúmul. Tot i que Zwicky (ni ningú!) disposava d’una balança per poder pesar el cúmul, va poder realitzar algunes estimacions de la massa total de les galàxies i, efectivament, semblava que la gravetat no era suficient com per a seguir mantenint unida aquella agrupació.

El científic va deduir que allà hi devia haver moltíssima més massa, que feia que la gravetat fos suficientment gran com per a evitar que les galàxies escapessin. Però... on era aquella massa? No es tractava de poca cosa, no. La massa necessària era enorme, centenars de vegades més gran que la que es podia calcular observant les galàxies.

Zwicky va batejar aquesta massa invisible com a matèria fosca, i posteriorment el mateix efecte es va descobrir en altres grans agrupacions de galàxies.

Però no va ser fins més avançat el segle XX, el 1970, que una astrònoma va donar el pas definitiu que ens va demostrar que allà fora hi ha quelcom enigmàtic.

Vera Rubin es trobava estudiant la galàxia d’Andròmeda, una gran ciutat formada per un bilió d’estrelles, més gran, per tant, que la nostra Via Làctia. A diferència de les galàxies del cúmul de Coma, Andròmeda es troba aquí mateix, a penes a 2,5 milions d’anys llum. De forma que podia analitzar el moviment no tan sols de la galàxia, com havia fet Zwicky, sinó també les mateixes estrelles. Podia mesurar la velocitat a la que giraven al voltant de la galàxia (igual com el nostre Sol gira al voltant del centre de la Via Làctia).

Al fer-ho, Rubin va trobar, novament, magnituds de velocitat massa grans. En aquest cas, l’efecte era encara més indiscutible. De la mateixa forma com els planetes del Sistema Solar, quan un s’allunya del Sol, es mouen més lentament, s’esperava que les estrelles que formaven els braços espirals d’Andròmeda anessin perdent velocitat al separar-se del nucli de la galàxia. Però no era així. La velocitat era pràcticament constant, no importava com de lluny estigués situada l’estrella del centre.

Era una cosa inesperada, que no obeïa al que la física deia... a no ser que... A no ser que, en realitat, la galàxia estigués rodejada per un gegantí halo de matèria invisible. Un halo molt més gran i extens que la figura de la galàxia que vèiem. De forma que aquelles estrelles que semblaven estar allunyades del centre, en realitat, podien ser considerades com molt properes a aquest si es tenia en compte l’enorme dimensió real de la galàxia incloent l’halo invisible.

Tornava la idea de la matèria fosca!

Molt s’ha investigat sobre aquesta matèria desconeguda. Actualment sabem que forma part de les grans estructures de l’univers. Tant és així que estimem que supera al que anomenem matèria ordinària, aquella formada per àtoms, en una proporció de 6 a 1!

A veure? Tornem-hi: tot, absolutament tot el que veiem a l’univers, estrelles i planetes, galàxies, nebuloses. Roques, mosquits, gossos i persones. Entrepans i mitjons. Tot està format per àtoms, per matèria que anomenem ordinària. Però el fantasma d’una matèria que rep el nom de fosca, i que no està formada per àtoms, domina el paisatge del cosmos en gran abundància sobre tot el demés.

A mi m’agrada parlar d’un univers desconegut. I és això precisament. Un univers majoritàriament format per quelcom que no sabem què és!

Sabem, sí, que no està formada per àtoms, com deia abans. I ho sabem perquè no és afectada per la llum. Ni n’absorbeix, ni n’emet quan s’escalfa, com sí que fa la matèria ordinària.

Pot ser tot plegat un miratge? Una mala interpretació del que hi ha allà fora?

Difícilment. Perquè avui hem pogut detectar la presència de la matèria fosca gràcies a alguns dels efectes més curiosos que facilita la gravetat, com és la deformació de la imatge que rebem de galàxies molt llunyanes quan la seva llum, per arribar-nos, ha de travessar concentracions de matèria fosca invisible que es troben en el seu camí. Fins i tot hem arribat a fer ja mapes de matèria fosca!

Evidentment, l’estudi de la matèria fosca s’ha convertit en una de les fronteres actuals de la ciència. Sent tan abundant com és, sembla increïble que només haguem pogut detectar-la per vies indirectes i que encara no l’haguem pogut capturar i analitzar. Perquè no tan sols ha d’estar rodejant les galàxies, sinó que ha de conviure amb nosaltres, aquí, ara mateix.

Un dels llocs on se l’està buscant és... sota terra! Una part dels experiments del gran col·lisionador de partícules del CERN a Ginebra estan dirigits precisament a generar matèria fosca i poder-la estudiar.

La propera vegada que et sentis deprimit, potser pots animar-te pensant que estàs fet d’un material especial i escàs. Si tens en compte l’abundància de matèria fosca respecte a la que anomenem ordinària, aquesta seria, realment, la que representaria un fet extraordinari i exòtic.