Univers fosc: el vessant ocult del cosmos
Publicado el 28/06/2017
Post de Jordi Aloy i Domènech. Àrea de Recerca i Coneixement de la Fundació Bancària “la Caixa”.
Fa tan sols cent anys, els astrònoms pensaven que la nostra galàxia, la Via Làctia, constituïa la totalitat de l’univers. Al llarg del segle xx, però, els nostres coneixements sobre la naturalesa del cosmos no han deixat de créixer, fins al punt que podem afirmar que mai a la història de la humanitat havíem tingut una visió tan acurada sobre l’univers com la que tenim ara. Per exemple, avui sabem que la nostra tan sols és una entre milers de milions d’altres galàxies, que aquestes s’agrupen formant cúmuls i supercúmuls o que l’univers no és etern, sinó que es va originar ara fa uns 13.700 milions d’anys. Tot plegat pot donar-nos la sensació que, deixant de banda alguns detalls, el nostre coneixement sobre el cosmos ja és complet. Però res més lluny de la realitat! Si volguéssim crear l’univers i en demanéssim la recepta als astrofísics, la seva resposta ens deixaria perplexos: només coneixem el 5% dels ingredients necessaris i ignorem la naturalesa del 95% restant! Aquests ingredients desconeguts els anomenem «matèria fosca» i «energia fosca», i fem servir l’adjectiu «fosc», en part, com un humil reconeixement de la nostra ignorància.
L’evidència de l’existència de la matèria fosca va néixer durant la dècada de 1970, quan els astrofísics van estudiar sistemàticament el moviment de rotació de galàxies espirals com ara la nostra. Tenint en compte una distribució de matèria dins de les galàxies similar a la distribució d’estrelles que podem observar, amb la major part de la massa concentrada a les regions centrals, es preveia que la velocitat de rotació anés disminuint amb la distància al centre. Tanmateix, els resultats van ser completament diferents: en la gran majoria del casos, les estrelles situades lluny dels nuclis galàctics van tan o més de pressa que les més properes. I perquè això passi, la distribució de matèria ha de ser molt diferent a la que podem observar. A aquesta matèria misteriosa, que no emet ni absorbeix llum però que es pot detectar indirectament pel seu efecte gravitatori, se la va anomenar, per raons obvies, «matèria fosca». Avui sabem que aquesta matèria és d’un tipus que, en la seva major part, no té res a veure amb el que nosaltres som o coneixem.
Imatge: gràfica rotacional de la galàxia del Triangle (M-33). Font: Wikipedia CC 4.0.
Si el panorama ja era complicat amb la matèria fosca, a final de la dècada de 1990 es va produir un altre descobriment xocant. Sabem que l’univers s’està expandint i que ho fa des del Big Bang, l’instant del seu naixement. Tenint en compte la densitat de matèria (normal i fosca) present al cosmos, esperaríem que l’expansió s’anés frenant amb el pas del temps per efecte de la gravetat. Però contràriament al que es preveia, les observacions van mostrar que l’univers s’està accelerant, és a dir, s’expandeix cada vegada més de pressa. Per tant, ha d’haver quelcom que s’oposi a la gravetat i provoqui un efecte de repulsió. I a aquest quelcom desconegut l’anomenem «energia fosca».
Així és com hem arribat a la situació actual, en què podem afirmar que vivim en un univers on el 5% de la composició són la matèria i l’energia que coneixem, un 27% és matèria fosca de naturalesa misteriosa, i un 68%, energia fosca, encara més enigmàtica. Un panorama que promet un futur apassionant per a la recerca en astrofísica!
La recepta de l’univers: 68% energia fosca, 27% matèria fosca i 5% matèria i energia ordinària. És a dir, només el 5% de la matèria de l’univers és matèria ordinària, el 95% restant és matèria fosca o energia fosca (Imatge: Jordi Aloy).
De totes aquestes qüestions tracta «Univers Fosc», programa de planetari produït per l’American Museum of Natural History i que, recentment, hem estrenat a CosmoCaixa. Es tracta d’un programa d’alt nivell tant pel que fa a contingut com pel que fa a imatge (la major part, simulacions científicament acurades dutes a terme utilitzant dades reals) i que fa un recorregut per la història dels grans descobriments que ens han conduït al coneixement que tenim sobre el cosmos, fins a arribar a aquests grans enigmes als quals ha de fer front l’astrofísica actual. Uns enigmes que ens demostren, una vegada més, la validesa d’una cita famosa de sir Isaac Newton: «El que sabem és una gota d’aigua; el que desconeixem és l’oceà».
Més informació