Todo lo que vemos en el universo, desde estrellas y planetas hasta gas y polvo, es solo una pequeña parte de lo que hay. Las observaciones indican que la materia ordinaria representa alrededor del quince por ciento de la materia total. El resto es materia oscura, una sustancia que no emite luz pero que ejerce gravedad.
En los años treinta, Fritz Zwicky notó que las galaxias de un cúmulo se movían tan deprisa que, con la masa visible, deberían haber escapado. Décadas después, Vera Rubin midió la velocidad de las estrellas en galaxias espirales y encontró que las estrellas lejanas del centro giran igual de rápido que las cercanas, algo imposible si solo existiera la materia visible. La explicación más natural fue un halo de masa invisible que rodea cada galaxia.
La relatividad general predice que la masa desvía la luz. Los cúmulos de galaxias actúan como lentes que deforman las imágenes de galaxias de fondo. Al medir esa deformación se puede reconstruir dónde está la masa, y resulta mucho mayor y más extendida que la de las estrellas y el gas visibles.
Un caso célebre es el de dos cúmulos de galaxias que colisionaron. El gas caliente, que es la mayor parte de la materia ordinaria, quedó frenado en el centro por la colisión, mientras que la mayor parte de la masa, medida por lentes gravitacionales, continuó su camino y quedó separada del gas. Es una evidencia de que existe una componente que casi no interactúa consigo misma ni con la materia normal.
Las mediciones de la radiación de fondo de microondas y de la distribución de las galaxias a gran escala encajan con un universo dominado por materia oscura fría, que se agrupó primero y formó los andamios gravitatorios donde después se concentraron las galaxias. Sin ella, las estructuras actuales no habrían tenido tiempo de formarse.
No sabemos qué es. Los candidatos más estudiados son partículas masivas de interacción débil, axiones muy ligeros y otras partículas hipotéticas fuera del modelo estándar. Algunos científicos proponen alternativas que modifican la gravedad, aunque ninguna ha logrado explicar todas las observaciones a la vez.
Hay tres estrategias: detectarla directamente con instrumentos muy sensibles en laboratorios subterráneos, producirla en aceleradores de partículas y buscar señales de su aniquilación o decaimiento en el espacio. Hasta ahora no hay una detección confirmada, lo que ha descartado muchas posibilidades y estrechado el cerco.
No debe confundirse con la energía oscura, otro componente misterioso responsable de la expansión acelerada del universo. Según el modelo cosmológico estándar, la materia ordinaria es cerca del cinco por ciento del contenido total de energía del cosmos, la materia oscura alrededor del veintisiete y la energía oscura el resto. Son fenómenos distintos con una única característica en común: no los comprendemos del todo.
La historia de la materia oscura recuerda a otros momentos de la ciencia en los que una discrepancia llevó a una nueva entidad. Neptuno se descubrió porque Urano se movía de forma extraña. Pero Mercurio también tenía una anomalía, y esa no se resolvió con un planeta nuevo, sino con una nueva teoría de la gravedad. Los científicos aún exploran ambas posibilidades.
La materia oscura es una de las grandes incógnitas de la ciencia contemporánea. Que la mayor parte de la materia del universo siga siendo un misterio es una invitación a seguir observando con humildad y creatividad.