Todo lo que los cosmólogos saben acerca de la materia oscura es pura especulación. Y es que en realidad estamos ante uno de los mayores misterios de la astrofísica. Los investigadores sospechan que la supersimetría, si se demuestra su validez, podría resultar útil para entender cuál es la naturaleza de la materia oscura, cuya existencia se desprende de la observación de su huella gravitacional en el universo. Sin embargo, esta hipotética forma de materia no emite ningún tipo de radiación, lo que provoca que por el momento los físicos no hayan logrado dar con ella.
Un apunte interesante ya que la he mencionado: la supersimetría es un modelo teórico de la física de partículas que propone la existencia de una partícula hipotética que está emparejada con cada una de las partículas fundamentales que conocemos. Persigue explicar la relación existente entre los bosones, que tienen un espín con valor entero, y los fermiones, que tienen un espín semientero. No obstante, es importante que no pasemos por alto que es un marco teórico hipotético que, por tanto, todavía no ha sido observado en la naturaleza. Ni siquiera experimentalmente.
La materia oscura y su vínculo con los agujeros negros supermasivos
Los astrofísicos tienen motivos bien fundados para sospechar que los agujeros negros supermasivos que residen en el centro de las galaxias conocidas están implicados de una forma muy profunda en los procesos que condicionan la formación y la evolución de estas galaxias. Lo que hasta hace muy poco no sabían es que hay indicios que reflejan que la materia oscura puede estar involucrada en la formación de los agujeros negros supermasivos. Si se confirma esta hipótesis sus implicaciones tendrán muchas ramificaciones.
Durante los últimos años el observatorio espacial James Webb ha identificado agujeros negros supermasivos que son casi tan antiguos como el universo
Los cosmólogos creen que los gigantescos agujeros negros de los centros galácticos se forman a partir de agujeros negros mucho más pequeños que acaban engullendo estrellas de su vecindario, grandes cantidades de gas, y que, incluso, se fusionan con otros agujeros negros. Lo interesante es que este proceso requiere miles de millones de años. De lo contrario los agujeros negros supermasivos no podrían alcanzar el tamaño tan descomunal que tienen. Esta idea es sólida, pero los astrofísicos se han dado cuenta de que hay una incongruencia.
Durante los últimos años el observatorio espacial James Webb ha identificado agujeros negros supermasivos que son casi tan antiguos como el universo, lo que los ha llevado a formular otra hipótesis que podría explicar el origen en particular de estos objetos tan antiguos. Alexander Kusenko, que es profesor de física y astronomía en la Universidad de California en Los Ángeles (EEUU), y el grupo de físicos que lidera creen que la materia oscura está detrás de los procesos que han dado lugar a la formación de estos agujeros negros supermasivos primigenios. Han publicado su interesantísima investigación en la revista Physical Review Letters.
Su hipótesis defiende que en el universo primigenio la materia oscura impidió que el hidrógeno se enfriase lo necesario para que la gravedad desencadenase la condensación de nubes con la densidad y el tamaño necesarios para dar lugar a nuevas estrellas. Sin embargo, cabe la posibilidad de que una nube de gas y polvo gigantesca y caliente colapse y dé lugar a la formación de un agujero negro supermasivo sin necesidad de pasar previamente por el estatus de estrella. Tiene sentido, pero esta hipótesis tiene un problema: el gas se enfría con rapidez, por lo que lo más probable es que en este escenario se formasen muchas nubes de gas más pequeñas y no una única nube gigantesca.
"La rapidez con la que se enfría el gas tiene mucho que ver con la cantidad de hidrógeno molecular. Los átomos de hidrógeno unidos en una molécula disipan energía cuando se encuentran con un átomo de hidrógeno suelto, de modo que las moléculas de hidrógeno se transforman en vehículos de enfriamiento a medida que absorben energía térmica y la irradian", explica Yifan Lu, que es uno de los responsables de esta investigación. Como acabamos de ver, la implicación de la materia oscura en la formación de los agujeros negros supermasivos primigenios no está del todo clara, pero es muy esperanzador que los astrofísicos manejen hipótesis plausibles. Confiemos en que en algún momento el observatorio espacial James Webb u otra herramienta respalde alguna de sus propuestas.
Imagen | NASA
Más información | Physical Review Letters
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