El material que no permite que el universo se desgarre debido a las enormes fuerzas gravitatorias, parece ser más esquivo de lo que se pensaba. Tomemos nuestra mejor teoría sobre la gravedad, apliquémosla sobre la forma en que rotan las galaxias, y rápidamente veremos el problema: las galaxias deberían estar desintegrándose. La materia galáctica orbita alrededor de un punto central porque su mutua atracción gravitatoria crea fuerzas centrípetas. Pero no hay suficiente masa en las galaxias para producir la rotación observada.
Al decir "materia oscura" nos referiremos al sentido más amplio del término, es decir, no limitándonos a la luz visible sino abarcando todos los tipos de radiación electromagnética. La materia oscura parece ser una suerte de argamasa gravitatoria que, desde los albores del universo, organizó y aglutinó a las estructuras de materia convencional. Ayudó y ayuda a mantener la estructura y la cohesión de las galaxias y los cúmulos galácticos
En cuanto a qué es esta materia oscura o faltante, se presentan dos opciones básicamente distintas, aunque no excluyentes entre sí:
Está constituida por materia común y corriente, pero en formas que aún no pudimos detectar.
Es algún tipo de materia no convencional, que no emite ni absorbe luz, ni ninguna otra radiación detectable.
A mediados del siglo XIX surge el primer caso de lo que hoy llamaríamos "materia oscura". El inglés John C. Adams y el francés Urbain Le Verrier, trabajando por separado, notan que el movimiento del planeta Urano no sigue perfectamente las leyes de Newton. Pero en vez de pensar, como otros, que éstas fallaban, supusieron la existencia de un planeta nunca visto hasta entonces, capaz de "perturbar" el movimiento de Urano con su atracción gravitatoria. Calcularon la posición de ese hipotético planeta, y la noche del 23 de septiembre de 1846, el alemán Johann G. Galle junto al entonces estudiante Louis d'Arrest pudieron observarlo con un telescopio en las coordenadas indicadas por Le Verrier. Neptuno, el octavo planeta, era ahora una realidad, pero había sido durante un tiempo una masa invisible cuya presencia sólo se infería debido a su fuerza de gravedad.
Vera Rubin, una astrónoma que trabaja en el departamento de magnetismo terrestre del Instituto Carnegie en Washington DC, detectó esta anomalía a fines de la década de 1970. La mejor respuesta de los físicos fue sugerir que hay más cosas allí que las que podemos ver. El problema era que nadie podía explicar esta “materia oscura”.
Y todavía no pueden hacerlo. Aunque los investigadores han presentado muchas sugerencias sobre qué clase de partículas podrían componer la materia oscura, no hay consenso. Es un agujero embarazoso en nuestros conocimientos. Las observaciones astronómicas sugieren que la materia oscura debe conformar aproximadamente el 90% de la masa del universo, sin embargo somos asombrosamente ignorantes de lo qué es ese 90%.
Quizás no podamos definir qué es la materia oscura simplemente porque en realidad no existe. Ciertamente, ésa es la forma en que Rubin preferiría que terminara el asunto. “Si pudiera hacer realidad mi elección, preferiría aprender que las leyes de Newton deberían ser modificadas para describir correctamente las interacciones gravitatorias en las grandes distancias”, dice. “Eso sería más atractivo que un universo lleno de una nueva clase de partícula sub-atómica”.