Carlos Corrales, científico de la misión Arrakihs (ESA): "Sabemos mucho del Universo, pero hasta que no sepamos qué es la materia oscura quedará siempre un misterio"
Para los fans de Dune, Arrakis es el planeta desértico en el que transcurre la mayor parte de la historia. Para los fans del espacio en la vida real, se trata de una prometedora misión con la que la Agencia Espacial Europea (ESA) pretende desentrañar los misterios de la materia oscura. Aunque hay que añadir una H por medio, ya que estamos hablando de la misión Arrakihs (Analysis of Resolved Remnants of Accreted galaxies as a Key Instrument for Halo Surveys). Si todo va bien, esta se lanzará en 2030, por lo que aún quedan unos añitos para que la veamos dar sus primeros pasos. Sin embargo, se considera una misión de desarrollo rápido, o tipo F.
El pasado 12 de agosto, durante el evento organizado en León con motivo del eclipse solar, tuvimos la oportunidad de hablar sobre Arrakihs con uno de los científicos del proyecto, el investigador de la ESA Carlos Corral. Nos ha contado el estado en el que se encuentra la misión y, sobre todo, los motivos por los que es tan interesante el trabajo que va a llevar a cabo.
Más rápido que un gusano de arena
La misión Arrakihs comenzó a definirse en 2022 y no ha sido hasta este año que, por fin, ha recibido luz verde por parte del Comité Científico de la ESA para implementarse y lanzarse en 2030. En total son 8 años. Puede parecer mucho tiempo. Sin embargo, esta misión está catalogada como de tipo rápido o F. Para hacernos una idea, las que llamamos de clase media tienen 15 o 16 años de desarrollo y las grandes, “las misiones más icónicas y de mayor presupuesto”, a veces tienen más de dos décadas.
La misión de la ESA que hace visible lo invisible
El objetivo de Arrakihs es desentrañar los misterios de la materia oscura, esa enigmática materia que se ha propuesto como explicación a las interacciones desconcertantes que tienen lugar en el Universo. Una cantidad muy relevante del mismo puede estar compuesta de materia oscura. Sin embargo, y a pesar de que hay muchas evidencias de su existencia propuestas desde distintos enfoques, nadie ha logrado demostrar por completo que existe.
En el caso de Arrakihs, se pretende estudiar la materia oscura mediante el análisis de los halos galácticos. ¿Pero qué son esos halos galácticos? “Solemos pensar en una galaxia como lo que vemos, el disco central con los brazos espirales”, relata Corral. “Sin embargo, esa es solo la parte más brillante, que desde el punto de vista del tamaño sigue siendo una parte relativamente pequeña de todo lo que constituye la galaxia”. Una gran parte de la galaxia, en cambio, es ese halo galáctico que “se extiende mucho más allá de la zona brillante”. En él, “hay estrellas, polvo y, sobre todo, mucha materia oscura, que es la que mantiene, digamos, unida a la galaxia”. Ya hemos visto que no se sabe exactamente qué es la materia oscura, pero explica a la perfección las fuerzas que ayudan a mantener cohesionada la galaxia.
La materia oscura no se puede ver directamente, pero sí es posible medir su influencia, sobre todo gravitatoria, en el resto de estructuras de la galaxia. “En el halo hay unas estructuras de brillo muy tenue, llamadas corrientes estelares, que son como huellas de la formación y el desarrollo de la galaxia”. Por ejemplo, “si ha habido eventos de fusión con otras galaxias más pequeñas, muchas veces esa fusión deja como rastro una corriente estelar”.
La corriente estelar está perturbada por toda la gravedad de la galaxia, incluida la que aporta la materia oscura. Es una materia que no se ve, pero influye gravitatoriamente sobre el resto de la galaxia, como si fuesen un montón de estrellas o granos de polvo transparentes. Arrakihs se va a encargar precisamente de estudiar esas estructuras que, por su brillo tan tenue, no se han podido analizar bien hasta ahora. Con esto, se pretende “comprobar si nuestros modelos de formación y evolución de galaxias y de la existencia de materia oscura encajan con las observaciones”.
Algo llamativo es que nuestra propia galaxia, la Vía Láctea, es mucho más rica en estas corrientes estelares que la mayoría de galaxias analizadas. No obstante, podría ser que, por su brillo tan tenue, no se hayan podido detectar en otras galaxias, a pesar de estar ahí. Esa será otra de las misiones de Arrakihs. Comprobar si esa frecuencia de corrientes estelares es la normal o si, por el contrario, la Vía Láctea es una galaxia excepcional.
Arrakihs versus Euclid
Arrakihs no será la primera misión encargada de estudiar la materia oscura. La propia ESA ya llevó a cabo una con el lanzamiento de Euclid. Sin embargo, aunque ambas misiones pueden complementarse, son bastante distintas entre sí. La primera diferencia es la menos técnica: el presupuesto invertido en Euclid es cinco veces mayor. “Euclid es la gran misión de la ESA acerca de cosmología y de materia oscura”, comenta Corral. “Lo que pasa es que Euclid está mirando a la materia oscura a escala universal, mientras que Arrakihs usa una escala mucho más pequeña”.
Básicamente, Euclid, que se lanzó en 2023, está comprobando las posiciones de muchísimas galaxias lejanas, mediante el análisis de lente gravitacional. Este es un enfoque que se basa en comprobar cómo se curva la luz por la influencia gravitacional de un objeto lejano. Por su parte, Arrakihs se centra en una escala mucho más pequeña. El objetivo es “estudiar el papel de la materia oscura en las galaxias, no a la escala cosmológica de todo el Universo”. Pero en realidad son misiones complementarias, porque “Euclid tiene una resolución angular riquísima, pero Arrakihs puede observar en el ultravioleta cercano, algo que Euclid no puede hacer”. Dicho de otro modo, lo que analiza Arrakihs pueden detectarlo los telescopios con una sola exposición, mientras que las áreas barridas por Euclid requieren el mosaico de muchas exposiciones distintas. Pero lo que una mide puede serle útil a la otra.
Carlos Corrales durante la entrevista en el evento de la ESA en León
¿Por qué es tan importante estudiar la materia oscura?
Como hemos adelantado, hay muchas evidencias, desde distintos ángulos, sobre la existencia de materia oscura. El científico de la misión Arrakihs lo ejemplifica precisamente con las áreas de trabajo de Arrakihs y Euclid. “Antes hablábamos de la escala de las galaxias o la escala cosmológica”, empieza. “Mirando desde distintas perspectivas, casi todas apuntan a la existencia de la materia oscura”.
El problema es que, aunque todo apunte a que existe, seguimos sin saber exactamente qué es. Es como si vamos caminando y nos topamos con algo invisible que nos impide avanzar. Sabemos que está ahí, porque está influyendo sobre nuestro avance, pero no sabemos si se trata de un árbol, un poste o una farola.
“Hay multitud de teorías, tanto para lo que puede ser como para que ni siquiera tengamos que recurrir a la materia oscura y haya que definir una física distinta”. Esto último, con el símil del árbol o la farola invisibles, significaría que en realidad no hay ningún objeto invisible, sino que la física que conocemos está equivocada y no es necesario que realmente haya un objeto en el camino para que no podamos avanzar. Esto último parece algo menos factible, por eso la mayoría de científicos se decantan más por intentar desentrañar la materia oscura.
“En las galaxias, la mayor parte de la masa es materia oscura, todo lo que vemos en las estrellas, como el polvo y el gas, representa una fracción pequeña de la masa total de las galaxias”. Por eso, podemos decir que “la materia oscura tiene una influencia fundamental tanto en el desarrollo central del universo como en su evolución futura”. Básicamente, conocer la materia oscura nos puede ayudar a entender mucho mejor de dónde venimos y hacia dónde vamos. “Tenemos nuestra cosmología y sabemos mucho del Universo, pero hasta que no sepamos exactamente qué es la materia oscura quedará siempre un misterio por resolver”.
Imágenes | ESA | Alberto Prieto
