La investigación madrileña que cuestiona el origen de las galaxias y abre la puerta a una nueva materia oscura

Según la teoría general aceptada por la comunidad científica, las grandes galaxias que, como nuestra Vía Láctea, forman la estructura del Universo se originan por la fusión lenta y continuada de otras más pequeñas. Sin embargo, una investigación desarrollada por un equipo de la Universidad Complutense de Madrid (UCM) y el Centro de Astrobiología (CAB), y publicada recientemente en la prestigiosa revista Astrophysical Journal, pone en jaque ese consenso y lanza la necesidad de repensar los esquemas dados, hasta ahora, por buenos.

Durante el desarrollo de su tesina, codirigida por Pablo G. Pérez González, del Centro de Astrobiología, y Guillermo Barro, de la University of the Pacific, la joven astrofísica Belén Alcalde Pampliega, estudiante de doctorado en la UCM, descubrió una treintena de las galaxias más masivas y antiguas de las que se tiene conocimiento: duplican la masa de la Vía Láctea y se estima que se formaron hace 13.000 millones de años, cuando el Universo era muy joven (solo contaba con 10 por ciento de su ‘edad’ actual). La importancia del hallazgo reside en una supuesta incompatibilidad de base entre su antigüedad y su masa: si las grandes galaxias surgen por la lenta fusión de estructuras más pequeñas, en el origen del Universo no habría dado tiempo a la formación de estos ‘mamuts’ galácticos.

Se ha descubierto una treintena de galaxias el doble de grandes que la Via Láctea y con una antigüedad de 13.000 millones de años

“Los modelos de formación de galaxias que tenemos hoy no predicen este tipo de galaxias, pero las hemos encontrado, sabemos que están ahí, así que necesitamos modificar o adaptar esos modelos, porque estas galaxias nos están diciendo que son incorrectos o están incompletos”, explica Alcalde Pampliega a este diario. “Según el modelo actual, una galaxia grande puede tener cientos o miles de fusiones durante su vida y eso tarda tiempo en ocurrir, por lo que las galaxias muy masivas solo deberían aparecer al final de toda la evolución, lo más cercano a nuestro tiempo posible”, añade el codirector de la tesis, Pérez González.

Desde más allá de la atmósfera

El objetivo de la tesis de Alcalde Pampliega era el de ampliar y afinar los actuales censos de galaxias, buscando en lugares ‘escondidos’. “Nos estamos perdiendo una población muy importante de galaxias que nos ayuda a entender el dilema de cómo se han formado”, señala la astrofísica.

La luz de estas galaxias lejanas en el espacio-tiempo llega de manera muy débil, no son “brillantes”. Además, los fotones que emiten, azules en un primer momento, a medida que viajan hacia nosotros tienden a moverse hacia el rojo, una longitud de onda que no es perceptible por el ojo humano. Por eso es tan difícil detectarlas.

Para lograrlo, los investigadores de la UCM y el CAB han utilizado los datos de los telescopios más grandes y potentes que funcionan en la actualidad. Por un lado, los del Gran Telescopio de Canarias, el telescopio óptico más grande del mundo, que recoge los fotones en un espejo de 10,4 metros de diámetro. Por otra –y fundamental- parte, los del Spitzer, el telescopio espacial lanzado en 2003 por la NASA, que permite observar lo que ocurre en el infrarrojo medio y evita, al colocarse fuera de la Tierra, las interferencias que provoca la atmósfera en esta longitud de onda.

La investigación ha precisado de la potencia del Gran Telescopio de Canarias y el Telescopio Espacial Spitzer de la NASA

5.000 ‘soles’ al año y agujeros negros activos

Además de muy grandes –masivas- y antiguas –lejanas-, estas recién descubiertas galaxias se caracterizan por ser muy activas. Y lo son en dos aspectos. En primer lugar, porque crean estrellas a una velocidad muy superior a la habitual. “Nuestra galaxia, la Vía Láctea forma estrellas a un rimo de una masa solar por año, es decir, que se forma, de media, una estrella del tamaño del Sol cada año; estas galaxias están formando estrellas a un ritmo de entre 1.000 y 5.000 masas solares por año”, expone Pérez González.

Por otro lado, se deduce que en el centro de casi todas las galaxias conocidas hay agujeros negros supermasivos, pero no pueden observarse porque están “muertos”: no tienen nada a su alrededor que los active y los haga visibles. Sin embargo, los investigadores tienen indicios de agujeros negros supermasivos a pleno rendimiento dentro de estas galaxias, que están “tragando” material y creciendo.

Materia oscura templada

La investigación científica busca respuestas a preguntas que, sin embargo, suelen venir acompañadas de más interrogantes. “Eso es, precisamente, lo que hace avanzar la ciencia”, afirma Alcalde Pampliega. Así, su hallazgo confirma esa población de galaxias que estaba siendo obviada pero también pone encima de la mesa cómo han llegado hasta ahí si la teoría general de galaxias no puede explicarlas. Y la cascada de dudas no se queda ahí.

“Ahora querríamos saber cuánto gas tienen esas galaxias, porque es el combustible que usan para formar estrellas, y entender por qué las crean a ese ritmo; estudiar en detalle ese agujero negro supermasivo, y entender cómo se mueve toda la materia dentro de la galaxia”, enumera Pérez González, quien señala también en una dirección prometedora: la que abre la puerta a la existencia de un nuevo tipo de materia oscura.

La teoría general de formación de galaxias se basa en que la mayor parte de la materia del Universo –el 80 por ciento- es lo que se conoce como materia oscura, que aún no ha podido observarse pero a la que se le presuponen una serie de propiedades que la describen como “materia oscura fría”. Sin embargo, esta teoría queda ahora coja para explicar el nacimiento de todas las galaxias y pone en cuestión si toda la materia oscura que forma el universo es, realmente, como se ha creído hasta ahora. “Quizás el hallazgo de estas galaxias implique que sí existe ese otro tipo de materia oscura, no fría sino templada”, argumenta el investigador del CAB.

El equipo quiere realizar observaciones con el futuro telescopio de última generación James Webb

Para seguir avanzando en su camino, el equipo investigador presentará, a principios de 2020, una solicitud para que su propuesta de observación entre en el proyecto del James Webb, el telescopio espacial de última generación que la NASA lanzará, si todo va bien y tras algunos retrasos, en 2021.

¿Es rentable la ciencia?

Investigaciones como esta, que ha logrado atraer la atención internacional a España con su publicación en Astrophysical Journal, dependen de los fondos públicos que cada año se destinan a I+D en los Presupuestos Generales del Estado. En este sentido, la evolución española de la inversión en investigación es la peor de las cinco grandes economías de Europa. Desde el inicio de la crisis, las grandes economías han incrementado los fondos que destinan a la ciencia hasta en un 30 por ciento –en el caso de Alemania, por ejemplo-, España los ha reducido en casi seis puntos. De hecho, según un informe de Cotec publicado a finales de 2018, la inversión en I+D por habitante ha caído en nuestro país hasta los 302 euros mensuales, la mitad de la media europa, que se sitúa en 622 euros. Además, España ocupa la posición 22 de los 34 países de la OCDE en apoyo público a la ciencia, la tecnología y la innovación en relación a su PIB.

“Obviamente, la cantidad de recursos que se dedica a investigación es bastante limitada”, lamenta Pérez González, quien asegura que la financiación que las propuestas investigadoras de su entorno han logrado por parte del Ministerio (antes, de Economía, ahora, de Ciencia) ha caído en picado y sin recuperación significativa desde 2008. La primera repercusión de esta tibieza en cuanto al tejido investigador español es, a su juicio, social y personal: “Yo mismo he hecho cartas de recomendación a mis alumnos de máster de la Complutense para que empezaran tesis en Francia, en Inglaterra, o en Dinamarca; gente que, después de estudiar aquí y de que la sociedad haya dedicado un esfuerzo en formarles, desarrollan su carrera, o al menos los años más fructíferos de ella, en el extranjero”.

"La ciencia básica es fundamental y hay que entenderla como una inversión en futuro y en conocimiento"

Por otro lado, el investigador del CAB pone el acento en que los tiempos de la política no coinciden con los de la ciencia: “Sobre todo en los últimos años, los políticos intentan mercantilizar la financiación de la ciencia y hablar de su repercusión económica, pero hay una buena parte de la investigación, la llamada ciencia básica, en la que los resultados pueden tardar siglos en llegar”. Hace 200 años, Isaac Newton formuló una teoría, la de la Gravedad, que fue pasando, precisamente, de la teoría a la práctica y permite que ahora los móviles por satélite, por ejemplo, sean parte de lo cotidiano. “Esto es más difícil de vender desde la política, cuando tienes que renovar tu contrato con la sociedad cada cuatro años, pero la ciencia básica es fundamental y hay que entenderla, no como una inversión inmediata, sino como una inversión en futuro y, si queremos entrar ya en lo filosófico, como una inversión en conocimiento general de la Humanidad”, zanja Pérez González.