Ciencia y salud

Por José Antonio Lozano Teruel

Un halo misterioso

"El Universo, por su inconmensurable grandeza y la infinita diversidad y belleza que reluce por todos lados, nos llena de admiración silenciosa. Si la presentación de toda esta perfección mueve la imaginación, la compresión es arrebatada por otra clase de éxtasis cuando, desde otro punto de vista, considera que esa magnificencia y grandeza puede desprenderse de una sola ley, con un orden eterno y perfecto".

Así se maravillaba el gran filósofo Immanuel Kant ante el espectáculo del Universo. El homo sapiens habita este infinitesimal rincón del Universo que es la Tierra desde hace unos pocos cientos de miles de años. Pero su conocimiento y preocupación respecto a su entorno más próximo, la Tierra, es muy reciente. Y de la ciudad en la que se enclava esta morada, el Universo, los hombres prácticamente lo desconocemos todo, salvo que es inmenso, bello y misterioso. Más aun, conforme comenzamos a divisar o entender alguna característica próxima, se multiplican las dudas y especulaciones sobre lo que podría ser un conocimiento preciso del plano de la ciudad global, del Universo.

LA VÍA LÁCTEA. Recientemente, la revista Science dedicó una serie de artículos a recapitular los conocimientos existentes sobre nuestra galaxia. La Vía Láctea se formó hace unos doce mil millones de años y la idea más reciente sobre su probable forma, es que se trata de una gran espiral envuelta en un gigantesco halo de materia negra y en un halo menor de estrellas. Si nos introdujésemos dentro de esa inmensa esfera, desde su exterior hacia su interior, primero nos encontraríamos con un grueso disco plano de estrellas y gases que giran alrededor del centro galáctico, en amplias y lentas órbitas. Dentro de ese disco existe otro disco concéntrico y plano, más delgado, con componentes más rápidos y órbitas más ceñidas. Escondido en el interior, y también concéntrico, se halla el conocido como disco extremo, que también contiene una especie de núcleo central en forma de barra, compuesto de estrellas en movimiento muy rápido así como de gases. Y en el centro de la galaxia, en el que se puede considerar su corazón, existe un inmenso agujero negro, como se deduce de las grandes medidas de las estrellas que son engullidas por su fuerza gravitacional.

Pero en la Vía Láctea cuantitativamente es mucho más importante lo que no se ve que lo que se ve. Uno de los intrigantes descubrimientos que los cosmólogos han hecho en los últimos años es de que, además de las estructuras visibles observables, las galaxias como Vía Láctea, poseen un gran halo invisible que las rodea. Al no ser observable su materia, es decir, al tratarse de materia oscura o negra, inaccesible a la Investigación directa, ello determina que su Investigación sea muy difícil de realizar.

HALO GALÁCTICO. Aunque su cuantía no se conoce con precisión, el componente invisible, negro, del halo galáctico puede ser hasta 20 veces mayor que la masa de los discos visibles de estrellas y gases de la Vía Láctea. En contraste con la estructura discoidal de la materia visible, el halo posee una difusa forma esférica, con un volumen total que podría superar por un factor de 1000 el de los discos de estrellas.

¿Qué podemos decir respecto a la naturaleza de este halo?. En realidad las preguntas que nos hacemos al respecto son, en gran parte, la expresión de nuestra ignorancia en relación con el tema: ¿Qué forma posee?, ¿Cuál es su extensión física, aun aproximada?, ¿cuál es su masa?, ¿de qué materia se compone?, ¿cómo se formó?, ¿cómo interacciona con los componentes visibles?, ¿cuál será su destino?

Dejando para su comentario posterior el problema de su composición, en el resto de las preguntas los investigadores comienzan a tener algunas respuestas parciales muy iniciales. Algunas ya las hemos indicado anteriormente. Ello ha sido posible a través del estudio del movimiento de marcadores o trazadores, que son objetos de pequeñas masas relativas, tales como las pequeñas galaxias que están en órbitas alrededor de nuestra propia galaxia.

COMPOSICIÓN. En cuanto a la naturaleza de la composición del halo el problema es, por ahora, complejo. El Dr. Charles Alcock, un gran experto al respecto, descarta que los halos sean una característica propia de las galaxias discoidales, ya que se dan de un modo generalizado, por ejemplo, en las galaxias externas. Su creencia es que pueden tratarse de una mezcla de "viejas estrellas degeneradas" y de ciertos hipotéticos tipos de partículas elementales.

En Cosmología y Física, la "degeneración" es un estado de la materia que se alcanza cuando las partículas atómicas se empaquetan tan firmemente como sea físicamente posible, alcanzando densidades del orden de muchos millones de kilos por metro cúbico. En tal situación las partículas, por una regla física conocida como el principio de exclusión de Pauli, originan una "presión degenerativa", con una gran fuerza repulsiva, que depende de la densidad y no de la temperatura. La existencia de esta materia degenerada es de una gran importancia para comprender el comportamiento de objetos astronómicos colapsados, como las estrellas de neutrones o las estrellas enanas blancas, o de estrellas que han agotado su hidrógeno interno, como las enanas marrones, así como de las regiones centrales de los planetas gigantes.

En cuanto a las exóticas e hipotéticas partículas elementales las candidaturas más recientes corresponden a los "neutralinos" y a los "axiones". Los neutralinos serían una consecuencia derivada de la denominada "teoría de la supersimetría" que, a su vez, constituiría una ampliación de la establecida y aceptada teoría estándar de las partículas materiales. Los hipotéticos neutralinos, de una gran masa, interaccionarían con la materia normal solo a través de las conocidas como "fuerzas débiles". Estas interacciones débiles, una de las cuatro formas fundamentales de fuerza existentes, son del mismo tipo que las que tienen lugar en los átomos entre los leptones y los hadrones, siendo también responsable del fenómeno de la radiactividad o de la conversión de neutrones y protones en la formación de las estrellas.

Los también hipotéticos axiones, de masa casi despreciable, se originan como consecuencia de la teoría de la "cromodinámica cuántica" que está relacionada con las interacciones fuertes existentes en los núcleos atómicos. Algunos investigadores sostienen que su producción fue masiva en los inicios del Universo. Los axiones podrían interaccionar, con muy baja energía, con los fotones. Por ello, para identificarlos, se están realizando experimentos buscando detectar esos tipos de interacciones.

En todo caso, es realmente intrigante el gran misterio existente sobre la naturaleza de ese casi 95% de la composición de nuestra galaxia. Pero el Dr. Alcock piensa que la solución del misterio puede estar cercana y será dependiente de que la metodología experimental avance rápidamente para poder conseguir, posiblemente dentro de las dos próximas décadas, la detección de alguna(s) de esas hipotéticas partículas. Ello nos ayudaría a saber más respecto a nuestra galaxia, a la formación de otras galaxias y, finalmente, a la formación del Universo.