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Las asombrosas propiedades de una nave fabricada con materia oscura

El astrofísico de Harvard Avi Loeb nos explica qué es lo que pasaría si logramos encontrar la materia oscura y la usamos para crear una nueva generación de motores espaciales


No conocemos la naturaleza de las cinco sextas partes de la materia del Universo. La denominamos "materia oscura" para reflejar nuestra ignorancia. El desconocimiento no se limita al cosmos en general, sino que también se aplica a nuestro vecindario cósmico más cercano. La sabiduría convencional sostiene que la materia oscura está formada por partículas elementales que sólo tienen interacciones gravitatorias con la materia ordinaria. Si ése es el caso, la materia oscura fluye libremente por nuestros cuerpos ahora mismo.

La nave podría atravesar la Tierra sin problemas y salir del océano al otro lado de la Tierra en menos de una hora, sólo como resultado de la aceleración gravitatoria

La masa local por unidad de volumen de la materia oscura es 21 órdenes de magnitud inferior a la del aire. Pero, por muy enrarecida que sea la materia oscura y por poca interacción que ofrezca, su influencia gravitatoria es importante a grandes escalas. El límite exterior del sistema solar, situado a cien mil veces la separación de la Tierra al Sol, contiene una masa total de materia oscura unas cuantas veces mayor que la masa de Júpiter. En la escala de distancia de las estrellas más cercanas, la materia oscura empieza a contribuir de forma importante a la gravedad.

En consecuencia, la trayectoria exacta de las sondas interestelares en su camino fuera del sistema solar se verá afectada por esta materia invisible. Sería imposible apuntar una nave espacial como un dardo hacia un objetivo interestelar debido a la distribución desconocida de la materia invisible. El mes pasado, la NASA apuntó al asteroide-luna Dimorphos con la nave espacial DART y dio en el blanco. DART no necesitó tener en cuenta las correcciones de rumbo de la materia oscura porque su objetivo estaba cerca, a sólo 10,9 millones de kilómetros de distancia. Pero las naves espaciales que apuntan a objetivos interestelares, entre un millón y mil millones de veces más lejos, necesitarán un motor para hacer correcciones de rumbo como resultado de la influencia gravitacional de la materia invisible.


Este reto de navegación tiene una feliz consecuencia oculta. La monitorización de la aceleración gravitatoria precisa de una nave espacial lejana mediante la comunicación láser podría utilizarse para cartografiar la distribución de la materia oscura. Una sonda interestelar también pondría a prueba las teorías de la gravedad modificada, como la Dinámica Newtoniana Modificada (MOND), en la que la materia oscura no existe pero la gravedad actúa de forma diferente a bajas aceleraciones.

A una distancia diez veces superior a la de la estrella más cercana, es probable que una nave interestelar encuentre un agujero negro, remanente del colapso de una estrella masiva que agotó su combustible nuclear. Debe haber del orden de cien millones de agujeros negros rebeldes vagando por la Vía Láctea. Son oscuros y amenazantes, como si fueran cadáveres estelares en un Halloween galáctico.


En un artículo que publiqué hace cinco años con mi antigua estudiante de posgrado, Natalie Mashian, sugerimos que un subconjunto de los agujeros negros galácticos que tienen una estrella normal como compañera, sería detectable por la nave espacial para el mapeo estelar Gaia, ya que la estrella bailaría periódicamente con su compañera oscura en el cielo. Al igual que en la vida real, a veces nos enteramos de la existencia de una pareja invisible de un vecino por lo que éste hace. Esta propuesta acaba de dar sus frutos. El mes pasado, dos equipos independientes informaron (aquí y aquí) del descubrimiento de un nuevo agujero negro a través del movimiento de su compañero visible en los datos de Gaia.

Pero la mayoría de los agujeros negros no tienen compañero. Por lo tanto, una nave espacial que atraviese el espacio interestelar podría servir como detector complementario de agujeros negros solitarios a través de sus influencias gravitacionales en la trayectoria de la sonda. El potencial de descubrimiento aumentaría si la propia materia oscura está compuesta por agujeros negros primordiales.


Los viajes interestelares también tienen algunas ventajas a largo plazo. Si la materia oscura se puede manipular, podría utilizarse como combustible para la propulsión. Y, aún mejor, una nave espacial hecha de materia oscura poseería el camuflaje definitivo, ya que sería invisible para las civilizaciones depredadoras hechas de materia ordinaria. Sirviendo como el camaleón ideal, una nave de materia oscura sería indistinguible de la naturaleza. Podría atravesar el aire a gran velocidad sin crear una bola de fuego o el agua sin crear ninguna salpicadura. Nunca la podríamos detectar, ya que no interactuaría con la luz. La nave podría atravesar la Tierra sin problemas y salir del océano al otro lado de la Tierra en menos de una hora, sólo como resultado de la aceleración gravitatoria sin ningún otro tipo de propulsión adicional.

Las naves hechas de materia ordinaria no comparten esta ventaja. Incluso los neutrinos tienen una interacción significativa con la materia ordinaria. El Sol es transparente a los neutrinos que produce a través de las reacciones de fusión en su interior. Pero, a energías ultraaltas, el Sol, la Tierra y la Luna son opacos a los neutrinos, lo que permite a los físicos buscar sus señales.


Cuando entro en un bosque inexplorado, a menudo observo criaturas que nunca había imaginado mirando a través de las ventanas de mi casa. Del mismo modo, a medida que nos aventuramos en el espacio interestelar, es probable que descubramos cosas que nunca habíamos previsto basándonos en nuestra limitada experiencia en el sistema solar. Ya tenemos un anticipo de esta experiencia. Entre los cuatro objetos conocidos que han entrado en el sistema solar desde el espacio interestelar, sólo Borisov parecía un cometa familiar. Los dos meteoros interestelares, IM1 e IM2, son más raros que una parte entre diez mil en cuanto a su fuerza material en relación con los meteoros del sistema solar, y `Oumuamua tenía una forma plana y delgada, empujada por el Sol sin mostrar una cola cometaria. Un artículo que escribí con mi estudiante, Amir Siraj, demostró que los objetos interestelares superan en número a los de la nube de Oort. La nube de Oort puede considerarse como una nube enrarecida de rocas que se mueve a través de un denso enjambre de objetos interestelares. ¿Cuál es la naturaleza de este enjambre y de dónde proceden estos objetos interestelares? El Proyecto Galileo pretende averiguar las respuestas.

Si los instrumentos del Proyecto Galileo detectan sondas con inteligencia artificial (IA) y capacidad de comunicación procedentes de otra civilización, valdría la pena recabar información sobre si hay algo que vigilar en el espacio del que proceden. Esto se asemejaría a un intercambio casual entre turistas que se cruzan. Una nave extraterrestre podría informar a nuestras sondas de IA interestelares de qué lugar deben evitar por el riesgo de ser tragados por un agujero negro y qué lugar deben favorecer con la esperanza de unirse a una fiesta local con una civilización amante de la paz. Esperemos que nuestros descendientes artificiales tengan la oportunidad de unirse a esas fiestas y levantar una copa para celebrar la existencia de inteligencia extraterrestre. Salud.