Vera Rubin y la materia oscura

Vera RubinVera Rubin era un personaje curioso. Digo era, porque falleció ayer, 28 de diciembre de 2016. Nacida en 1928, sus inicios en esto de la ciencia fueron un tanto anecdóticos. Podríamos decir que todo comenzó un mes de diciembre de 1951, contando Rubin con 23 años y ya casada, cuando su padre decidió invitar a ambos a una reunión de la Sociedad Americana de Astronomía, que se celebraba en el Haverford Colleage, de Pennsylvania. Dicen que estaba nevando y hacía tres semanas que Rubin había dado a luz a su primer hijo. Quizá no era el momento de acudir a un evento así, pero lo cierto es que Vera, graduada en Vassar Colleage y siendo su tesis dirigida por el mismísimo George Gamow, jamás había acudido a una reunión de la AAS y aquel día de diciembre de 1951 no sólo iba a acudir por primera vez, sino que, además, tenía que subir a la tribuna de oradores.

En aquel entonces ella decía de sí misma que era una estudiante regordeta que nunca había tenido nada que ponerse. Así que decidió comprarse un vestido azul para acudir al evento. Y desde ese primer momento, podríamos decir que todo salió, si no mal, al menos, raro. El primer toque peculiar, la primera sorpresa fuera de guión, fue que el organizador de la reunión decidió cambiar el título de la charla de Vera, argumentando que el título original, “La rotación del universo”, sonaba demasiado extraño. Así que ni corto ni perezoso, procedió a modificar el título por este otro: “rotación de la metagalaxia”. Yo no sé si aquello molestó o no a Vera, pues no tengo constancia de que se quejase. Lo que sí sé es que subió al estrado y habló y sus palabras sonaron extrañas.

Supongamos que el espacio se expande como un globo. El mero hecho de expandir el globo hace que, si pintamos puntos representando galaxias, estos puntos se alejen unos de otros. Pero Vera se preguntó si las galaxias tenían movimientos adicionales no relacionados con la expansión. En nuestro ejemplo del globo, supongamos que los puntos que hemos pintado no son en realidad simples puntos, sino hormigas. Estas hormigas, además de alejarse unas de otras por la expansión del globo, podrían tener luego sus propios movimientos sobre la superficie del globo, al margen de la expansión… algunas hormigas podrían acercarse a otras y todas presentarían un movimiento independiente de la expansión.

Y aquel día, ante los miembros destacados de la Sociedad Americana de Astronomía, Vera Rubin lanzó los resultados de su hipótesis. Afirmó que había analizado las velocidades a las que se alejaban más de cien galaxias; comparó los desplazamientos al rojo de las galaxias con sus distancias; estimó esas distancias según el brillo de cada galaxia suponiendo que todas las galaxias del mismo tipo tienen un brillo similar y, con toda esa información, sometió a “juicio científico” la ley de Hubble, que afirma que hay una relación proporcional entre el desplazamiento al rojo de una galaxia (el ritmo al que se aleja) y la distancia a la que se encuentra la galaxia. Explicó que su objetivo era averiguar si las galaxias se movían independientemente de la expansión del universo; ver si, como las hormigas sobre el globo en el ejemplo, las galaxias tenían movimientos propios. Y la conclusión fue que, en efecto, las galaxias se movían independientemente de la expansión.

Vera Rubin había encontrado galaxias que se movían mucho más rápidamente que lo predicho por la ley de Hubble. También encontró galaxias que se movían mucho más lentamente de lo esperado según la ley de Hubble. Así lo explicó aquel día ante los miembros de la AAS, que se mostraron muy escépticos al escuchar sus palabras. De hecho, aquellas explicaciones de Vera fueron muy mal acogidas. Además, Vera había cometido un error infantil: en la muestra de sus cálculos, no había incluido el cálculo de error. Cuando en ciencia se muestran los resultados de un experimento que implica medidas, el científico debe dar el resultado más/menos el error. Es algo que te enseñan en primero de carrera y Vera estaba dando sus datos sin ese cálculo. Reconocería más tarde que el motivo fue que no sabía calcularlo.

Claro, cuando tú estás ante científicos de la Sociedad Americana de Astronomía, presentando una hipótesis que sueña extraña, que además lanza un misil en la línea de flotación de la ley de Hubble, y no incluyes siquiera el cálculo de errores en tus resultados, lo mínimo que te puede pasar es que los presentes no te tomen muy en serio. Aunque, para ser sinceros, Vera Rubin salió airosa de la situación con cierto sentido del humor. Cuando uno de los astrónomos le preguntó por qué no incluía un cálculo de error en sus datos, Vera respondió: «Bien, toda la historia es tan… nebulosa», lo cual motivó que los asistentes rompieran a reír. También ella. Sin duda, aquello quitó hierro al asunto. Pero, con o sin cálculo de error, su hipótesis estaba ahí. Cierto es que tuvo más éxito entre la prensa no científica que entre la científica: mientras el artículo era ignorado por las revistas de astronomía, Rubin era portada del Washington Post con un titular un tanto alejado de la realidad: «Joven madre encuentra el centro de la creación».

Todo esto hizo que Vera abandonara su idea durante dos décadas, las de los años cincuenta y sesenta del siglo XX, en las que terminó de completar su doctorado y trabajó en la Universidad de California, en San Diego. En 1977 volvió a la carga. Esta vez se trataba del movimiento de las estrellas dentro de las galaxias. Según las leyes de Newton, las estrellas del borde exterior de una galaxia deben moverse más lentamente que las estrellas del interior de la galaxia, en su giro alrededor del centro galáctico. Rubin y Kent Ford midieron el espectro de una galaxia entera y consiguieron determinar la velocidad de las estrellas a todas las distancias al centro. Y descubrieron, con sorpresa, que las estrellas de la periferia galáctica se movían tan deprisa como las del interior de la galaxia.

Conclusión: o las leyes de Newton estaban mal o las estrellas de la periferia estaban rodeadas de mucha más materia que las afectaban gravitacionalmente y que no podíamos ver. Optando por la segunda de las hipótesis, las galaxias no serían lo que parecen a simple vista: las estrellas que podemos ver se encontrarían sumergidas en una masa mucho mayor y que no podemos ver. Rubin y Ford recolectaron datos de diez galaxias y publicaron su descubrimiento en 1978. Esta materia no visible fue llamada “materia oscura”. Y esta vez, sí hubo cálculo de error.

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