Científicos han realizado una prueba precisa que muestra que la materia oscura sigue las mismas reglas físicas que la materia ordinaria al moverse a través de pozos gravitacionales cósmicos. El estudio, liderado por investigadores de la Universidad de Ginebra, sugiere que no hay evidencia fuerte de una quinta fuerza que influya en la materia oscura. Sin embargo, una interacción desconocida más débil sigue siendo posible.
La materia oscura, que constituye alrededor de cinco veces más masa en el universo que la materia ordinaria, ha desconcertado a los cosmólogos durante mucho tiempo porque ni emite ni refleja luz. Un nuevo estudio de la Universidad de Ginebra (UNIGE) y colaboradores, publicado en Nature Communications en 2025, proporciona una de las pruebas más precisas hasta la fecha de su comportamiento a escalas cósmicas.
Los investigadores examinaron si la materia oscura responde a las cuatro fuerzas fundamentales conocidas —gravedad, electromagnetismo y las fuerzas nucleares fuerte y débil— o si una quinta fuerza adicional podría afectarla. Para ello, compararon las velocidades de las galaxias, que están predominantemente compuestas de materia oscura, con la profundidad de los pozos gravitacionales formados por estructuras cósmicas masivas. Estos pozos distorsionan el espacio-tiempo según la relatividad general de Einstein, y la materia ordinaria cae en ellos siguiendo las ecuaciones de Euler de la dinámica de fluidos.
"Si la materia oscura no está sujeta a una quinta fuerza, entonces las galaxias —que están mayoritariamente hechas de materia oscura— caerán en estos pozos como la materia ordinaria, gobernadas únicamente por la gravedad", explicó Camille Bonvin, profesora asociada en el Departamento de Física Teórica de UNIGE y coautora del estudio. "Por otro lado, si una quinta fuerza actúa sobre la materia oscura, influirá en el movimiento de las galaxias, que entonces caerán en los pozos de manera diferente."
Al analizar datos cosmológicos modernos, el equipo encontró que el movimiento de la materia oscura se alinea con las ecuaciones de Euler, reflejando a la materia ordinaria. "En esta etapa, sin embargo, estas conclusiones aún no descartan la presencia de una fuerza desconocida. Pero si existe tal quinta fuerza, no puede exceder el 7% de la fuerza de la gravedad; de lo contrario, ya habría aparecido en nuestros análisis", dijo la autora principal Nastassia Grimm, exinvestigadora postdoctoral de UNIGE ahora en la Universidad de Portsmouth.
Los hallazgos, detallados en el artículo "Comparing the motion of dark matter and standard model particles on cosmological scales" (DOI: 10.1038/s41467-025-65100-8), representan un paso hacia la clarificación del rol de la materia oscura en la formación del universo. Observaciones futuras de proyectos como el Large Synoptic Survey Telescope (LSST) y el Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) podrían detectar fuerzas tan débiles como el 2% de la gravedad, revelando potencialmente nueva física, según el coautor Isaac Tutusaus de ICE-CSIC y la Universidad de Toulouse.