Para quienes ven el mundo como un lugar oscuro, el universo parece ofrecer poco consuelo. Según las estimaciones actuales, aproximadamente el 70% de la materia que compone el cosmos está formada por energía oscura, una fuerza desconocida que impulsa la expansión del espacio. Otro 25% está formado por materia oscura, un material misterioso que mantiene unidas a las galaxias.
Pero, semánticamente hablando, la energía oscura y la materia oscura no son tanto "oscuras" como invisibles. No emiten, reflejan ni absorben luz, y hasta ahora ha resultado imposible observarlas directamente. Generalmente, la energía oscura y la materia oscura se consideran entidades separadas, y su carácter esquivo es su principal vínculo. Sin embargo, observaciones astronómicas recientes han impulsado a los científicos a profundizar en una idea menos popular: que ambas están, de hecho, físicamente interconectadas.
En 2024, el equipo de investigación conocido como Instrumento Espectroscópico de Energía Oscura (DESI), halló pruebas de que la intensidad de la energía oscura, a veces denominada "constante cosmológica", había perdido su supuesta constancia. Un estudio de 2025, basado en más del doble de datos, también concluyó que la energía oscura estaba cambiando con el tiempo.
Estos resultados indican que, tras alcanzar un valor máximo hace unos 2,000 millones de años, la energía oscura podría haber comenzado a debilitarse. Sin embargo, también sugieren que, en una época anterior, la energía oscura podría haberse fortalecido, desafiando aparentemente la ley de conservación de la energía.
Los investigadores describen esto como la entrada de energía oscura en el "régimen fantasma". Comparan la situación con una pelota rodando cuesta arriba. Ciertamente es posible, pero solo si la pelota está bajo la influencia de algo distinto a la gravedad.
investigó esta posibilidad. En ese estudio, él y dos coautores plantearon una pregunta hipotética: ¿Podría existir una forma de energía oscura cuya densidad energética aumentara con el tiempo? Descubrieron que, si la energía oscura y la materia oscura se influyeran mutuamente, podrían producir un comportamiento que parecía (pero no era) fantasma. "Es la forma más natural y sencilla de lograrlo", afirmó Khoury.Dos décadas después, el proyecto DESI descubrió que la energía oscura podría estar cambiando con el tiempo. Este resultado impulsó a Khoury y a dos colegas de Pensilvania, Meng-Xiang Lin y Mark Trodden, a construir un modelo de interacciones oscuras basado en un análogo del sector oscuro de la cromodinámica cuántica, una teoría fundamental de la física de partículas. En el nuevo modelo, tanto la densidad de energía de la energía oscura como la masa de la materia oscura cambian de forma conjunta.
Otro estudio reciente plantea algo similar. Según este modelo, publicado en enero en la revista Physical Review D, la materia oscura podría haber transferido una pequeña fracción de su energía a la energía oscura durante una era anterior de la historia cósmica. "La materia oscura es el principal freno de la expansión del universo", emitió una de las autoras, Elsa Teixeira, cosmóloga de la Universidad de Montpellier en Francia, por lo que una disminución de dicho freno habría provocado una aceleración de la expansión del universo.
la teoría de cuerdas, la idea de que nuestro universo, en su nivel más básico y fundamental, está compuesto de cuerdas vibrantes, sugieren una posible conexión entre estos conceptos. En 2019, partiendo de la idea de que la energía oscura varía de forma natural, Vafa y dos colaboradores concluyeron que la masa de las partículas de materia oscura también podría variar con el tiempo. Esto los llevó a proponer en 2022 que la materia oscura y la energía oscura podrían estar vinculadas a la denominada dimensión oscura.La teoría de cuerdas postula la existencia de seis o siete dimensiones adicionales, además de las tres dimensiones espaciales y la temporal que ya conocemos. Se cree que todas estas dimensiones son tan pequeñas como es físicamente posible, cercanas a la escala de Planck (10⁻³⁵ metros), pero los investigadores propusieron que la dimensión oscura podría ser significativamente mayor que las demás, del orden de un micrón (10⁻⁶ metros).
Los gravitones, partículas teóricas que imparten la fuerza de la gravedad, podrían filtrarse a esta dimensión oscura ampliada. De ser así, adquirirían masa y se convertirían en lo que se conoce como gravitones oscuros. Estos gravitones masivos residirían en la dimensión oscura, pero sus efectos gravitacionales podrían sentirse en otras dimensiones, lo que les permitiría cumplir la función que normalmente se atribuye a la materia oscura.
un artículo de julio de 2025, Obied y Vafa, junto con Alek Bedroya de Princeton y David Wu de Harvard, descubrieron que el escenario propuesto en 2019 era consistente con los datos de DESI. Su modelo predice que la intensidad de la energía oscura y la masa de la materia oscura disminuirán con el tiempo y que la velocidad a la que cambia la energía oscura será proporcional a su densidad energética. Dado que las mediciones astrofísicas indican que la densidad energética de la energía oscura es extraordinariamente pequeña, "no cambiará rápidamente", afirmó Vafa."No es sorprendente que no lo hayamos visto hasta ahora, porque la tasa de cambio es ínfima. Tuvimos que esperar toda la edad del universo para detectar algo tan pequeño", añadió. Si la materia oscura está ligada a la energía oscura, las partículas de materia oscura podrían interactuar entre sí mediante una nueva fuerza de largo alcance, independiente de la gravedad. La buena noticia, según Obied, es que "podría haber métodos astrofísicos para comprobarlo".
Casualmente, dos físicos, Marc Kamionkowski, actualmente en la Universidad Johns Hopkins, y Michael Kesden, de la Universidad de Texas en Dallas, ya han investigado una prueba de este tipo. En un artículo publicado en 2006, imaginaron una secuencia de eventos en la que dos galaxias se acercan y la gravedad de una atrae a la otra. Si la materia oscura ejerce una atracción gravitatoria más fuerte sobre otra materia oscura que sobre la materia ordinaria, se formaría una especie de "cola de marea" especial, una corriente extendida de estrellas, gas y polvo, detrás de una de las galaxias.
Kesden y Kamionkowski buscaron este efecto y no lo encontraron, lo que les permitió establecer un límite superior para la posible intensidad de la fuerza de atracción adicional. Este límite superior era aproximadamente 20 veces mayor que el valor propuesto por el equipo de Vafa, por lo que el valor predicho se encontraba dentro del rango de observación. "Es interesante que ahora estemos encontrando conexiones entre ese trabajo bastante abstracto y el trabajo observacional y experimental", aseveró Kamionkowski.
El hecho de que una predicción basada en cálculos de la teoría de cuerdas coincidiera aproximadamente con la evidencia astrofísica no confirma la validez de estos modelos de cuerdas. Sin embargo, cualquier correspondencia entre la teoría de cuerdas y el experimento resulta gratificante para Vafa, quien ha dedicado las últimas cuatro décadas a intentar llevar la teoría del ámbito puramente conceptual al punto de generar predicciones comprobables.
Obied, uno de los exalumnos de doctorado de Vafa, comparte el mismo objetivo. Comprender la energía oscura, la materia oscura y la posible relación entre ellas es un problema complejo: "Y creo que es muy beneficioso abordarlo desde diferentes perspectivas, ya sea desde la cosmología observacional, la física de partículas o la teoría de cuerdas".
Obied concluye: "Así es como se debe hacer ciencia. Es decir, el trabajo de los físicos teóricos es explorar todo lo posible, poner todas las posibilidades sobre la mesa. Y, finalmente, los datos nos ayudarán a decidir".
Artículo original reproducido con permiso de Quanta Magazine, una publicación editorialmente independiente de la Fundación Simons,cuya misión es mejorar la comprensión pública de la ciencia mediante la cobertura de los avances y tendencias de la investigación en matemáticas y ciencias físicas y biológicas. Adaptado por Alondra Flores.