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 ultraligera y su impacto en las ondas gravitacionales
Antes de seguir adelante nos interesa repasar brevemente qué son las ondas gravitacionales. Se trata, sencillamente, de perturbaciones generadas por los objetos masivos que están sometidos a una cierta aceleración. Se propagan a través del continuo espacio-tiempo a la velocidad de la luz bajo la forma de unas ondas, que, en determinadas condiciones, los científicos son capaces de detectar. Su propiedad más importante consiste en que transportan información acerca del evento cósmico que las originó.
La sensibilidad de los interferómetros que utilizamos actualmente para identificarlas requiere que estas perturbaciones hayan sido originadas por eventos de una gran magnitud, como, por ejemplo, la colisión de dos agujeros negros. O de dos estrellas de neutrones. Este es el tipo de cataclismos cósmicos que actualmente podemos identificar a través de las perturbaciones que introducen en el tejido del espacio-tiempo. Ya sabemos con cierta precisión qué es la materia oscura y qué son las ondas gravitacionales, pero todavía no hemos indagado en la auténtica protagonista de este artículo.
La materia oscura ultraligera puede presentarse, según lo que creen los físicos, bajo la forma de materia oscura difusa o como nubes de bosones
La materia oscura ultraligera es, como podemos intuir, un tipo de materia oscura, por lo que no emite ninguna clase de radiación. No obstante, su principal característica consiste en que está constituida por partículas con una masa muy pequeña. De hecho, pueden ser hasta 10^28 veces más ligeras que un electrón. Además, la materia oscura ultraligera puede presentarse, según lo que creen los físicos, bajo la forma de materia oscura difusa o como nubes de bosones. La primera se distribuye en el espacio de una forma diferente a la materia oscura convencional, y las nubes de bosones se localizan habitualmente alrededor de los agujeros negros en rotación.
He omitido deliberadamente algunas propiedades de la materia oscura ultraligera por su complejidad, pero no las necesitamos para seguir adelante. Lo que sí necesitamos saber es que un grupo de investigadores del Instituto Max Planck de Física Gravitacional ha publicado en Physical Review Letters un interesantísimo artículo en el que explora la posible interacción de la materia oscura ultraligera y las EMRI (Extreme Mass Ratio Inspiral). Una 'proporción de masa extrema inspiral' es un sistema en el que un cuerpo relativamente pequeño, como, por ejemplo, una estrella o un agujero negro pequeño, orbita en espiral hacia un agujero negro supermasivo a causa de su atracción gravitatoria.
Los astrofísicos esperan que la próxima generación de detectores de ondas gravitacionales, que presumiblemente residirán en el espacio, sea capaz de identificar las EMRI. Y, de ser así, también podrían encontrar la materia oscura ultraligera. Precisamente el estudio que han llevado a cabo los investigadores del Instituto Max Planck intenta explicar cómo la materia oscura ultraligera interacciona con las EMRI.
Su armazón teórico se erige sobre la posibilidad de que las ondas gravitacionales emitidas por estos sistemas delaten el comportamiento de la materia oscura ultraligera alojada dentro y alrededor de las EMRI. Ojalá estén en lo cierto. De una cosa podemos estar seguros: los próximos detectores de ondas gravitacionales con toda probabilidad nos van a entregar un conocimiento muy valioso. Crucemos los dedos.
Imagen | NASA
Más información | Physical Review Letters
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