Adiós a la gran dama de la materia oscura

Se apagó Vera Rubin como se apagan de verdad las estrellas. Dice el saber popular que las estrellas más brillantes terminan su vida en una gran explosión, una supernova que durante unos días es tan brillante como una galaxia entera. Eso es verdad, pero lo que no cuentan es que la explosión en sí dura apenas unos segundos y que nunca la hemos visto. Lo que vemos durante semanas, a veces durante meses, y llamamos supernova, es el material expulsado que calienta el gas a su alrededor y lo vuelve incandescente. Incluso cuando ese calor se apaga donde estuvo la estrella queda una nube de escombros brillantes que siguen siendo visibles miles de años después. El pasado día 25 nos dejó Vera Cooper Rubin, como se apagan las estrellas: dejando una marca a su alrededor que es muy difícil de ignorar.

Había nacido en Filadelfia, Estados Unidos, en 1928, y desde joven sintió la llamada de las estrellas: quería ser astrónoma, a pesar de vivir en un mundo que no veía con buenos ojos que las mujeres persiguieran carreras profesionales. Se graduó en una universidad «solo para chicas», y a partir de ahí empezó una historia de fascinación por la física de las galaxias, alrededor de la cual articuló gran parte de los esfuerzos de su vida científica.

Apuntó maneras en su tesis doctoral a principios de los cincuenta, estudiando la distribución de galaxias en el universo con aquel gigante inconstante que fue George Gamow. La pregunta era qué aspecto debería tener el universo a una escala mucho mayor que la de las galaxias. Era conocido que las galaxias forman grupos unidos por la gravedad, los cúmulos de galaxias. Pero si miráramos un pedazo del universo mucho más grande que los cúmulos, ¿veríamos una sopa uniforme de galaxias o una neblina turbulenta, con los propios cúmulos formando enjambres todavía más complicados? Lo cierto es que los datos de que disponían en aquel momento eran todavía un poco escasos, pero Rubin ya encontró evidencias de que las galaxias formaban estructuras más grandes que los cúmulos. En aquel momento el resultado no llamó mucho la atención, pero hoy a esas estructuras las llamamos supercúmulos, su existencia es un hecho bien establecido y la cosmología moderna explica cómo se forman a partir de la composición inicial del universo.

Sin embargo, el lugar que la física le tenía deparado en la historia no llegaría hasta la década de 1970. Rubin llevaba un tiempo interesándose por cómo giran las galaxias, y al fin disponía del instrumento adecuado para enfrentar la cuestión: el espectrógrafo diseñado por su compañero Kent Ford. Las galaxias no son objetos rígidos, están formadas por un gran número de estrellas y nubes de gas, y todas ellas giran alrededor del centro galáctico. La pregunta que había que responder era qué diferencias había entre el movimiento de las estrellas más cercanas al centro y el de las más alejadas. Como normalmente el centro galáctico acumula mucha materia uno esperaría que las estrellas cercanas sientan una atracción gravitatoria muy fuerte y se vean obligadas a moverse muy rápido, o de lo contrario caerían hacia el centro. A las estrellas lejanas debería pasarle lo contrario: como la atracción gravitatoria es más débil deberían girar más lentamente. Así que había una idea bastante clara de lo que las medidas tenían que encontrar.

Cuando Vera Rubin empezó a enfocar sus instrumentos hacia las primeras galaxias lo que encontró no se parecía en nada a lo que esperaba. En cada galaxia todas las estrellas parecían moverse más o menos a la misma velocidad, independientemente de su distancia al centro. Esta velocidad era la que esperaban para las estrellas cercanas, lo cual quería decir que todas las demás estaban girando demasiado rápido. Esto no tenía sentido, claro: la gravedad que sentían las estrellas más lejanas tenía que ser muy débil, y moviéndose a esa velocidad deberían salir disparadas de sus galaxias. Pero ahí estaban, perfectamente engarzadas como gemas sobre una corona, girando parsimoniosamente como si las leyes de la física no fueran con ellas. Rubin estudió una galaxia tras otra, tratando de entender qué era lo que estaba ocurriendo. Una tras otra, todas le daban la misma respuesta: las estrellas cercanas al centro giran a la velocidad adecuada, las demás se mueven demasiado rápido. No era posible. Esas galaxias deberían estar desintegrándose.

Durante años esta situación fue conocida como el «problema de la rotación de las galaxias», y se propusieron diversas posibles soluciones, desde que la relatividad general de Einstein no era capaz de explicar la gravedad de las galaxias a que había nuevas fuerzas que ayudaban a la gravedad a mantener las galaxias unidas. Hoy, aunque la discusión continúa, la mayor parte de la comunidad cree que la mejor explicación es que las galaxias contienen más materia de la que podemos ver, un nuevo tipo de materia que es transparente a la luz y que dota a las galaxias de gravedad suficiente como para sujetar a sus estrellas. A esta sustancia transparente la llamamos materia oscura, y no sabemos de qué está hecha o por qué la Tierra y el Sol no chocan con ella mientras viajan por nuestra galaxia. Sospechamos que puede estar formada por partículas diferentes a las que encontramos en nuestros átomos y que son capaces de atravesarnos como si nosotros fuéramos también transparentes. Observando diferentes galaxias hemos estimado que la materia oscura podría ser entre cinco y diez veces más abundante que la materia ordinaria, de la que nosotros estamos hechos.

Esta es la puerta que nos abrió Vera Rubin hace cuarenta años mientras estudiaba la rotación de las galaxias: la puerta a un universo nuevo en el que lo desconocido es mucho más abundante que lo conocido. El suyo fue, sin duda, uno de los descubrimientos más profundos de la física del siglo XX y, termine o no confirmándose la existencia de la materia oscura, cambió para siempre nuestra manera de entender el cosmos. Muchos pensamos que solo por eso Rubin era merecedora de los mayores honores de nuestra disciplina, pero lo cierto es que su palmarés es más delgado de lo esperable. El Nobel, que muchos han mencionado estos días, la ignoró sistemáticamente, tal vez por astrofísica, tal vez por mujer o quizá por las dos cosas. Lastimosamente, no fue el único.

Se fue, en fin, Vera Rubin el pasado día de Navidad. Su desaparición deja un poco tocada a la comunidad científica. Cuesta desembarazarse de la sensación de que la física no sería la misma sin ella y que nunca se lo dijimos con suficiente claridad. Ahora nos queda lo obvio: decir que el conocimiento que nos dejó la sobrevivirá, que con un poco de suerte nos sobrevivirá también a nosotros. Como corresponde cuando se apaga una estrella.