Los misterios del Universo continúan fascinando a los científicos. Entre ellos, la materia oscura, entidad enigmática que, aunque predomina en el espacio, sigue siendo en gran medida inexplorada. Recientemente, un estudio teórico innovador propone un método que podría ser un punto de inflexión en la detección de esta escurridiza materia utilizando satélites de nueva generación.
Esta imagen compuesta muestra la distribución de la materia oscura, las galaxias y el gas caliente en el núcleo del cúmulo de galaxias en fusión Abell 520. Los datos de Chandra (en verde) muestran el gas caliente en los cúmulos y proporcionan evidencia de que ha ocurrido una colisión. Los datos ópticos del telescopio espacial Hubble y del telescopio Canadá-Francia-Hawái en Hawái se presentan en rojo, verde y azul. La luz de las estrellas proveniente de las galaxias dentro de los cúmulos, que ha sido suavizada para mostrar la ubicación de la mayoría de las galaxias, está coloreada en naranja. Confirmando una observación previa, este resultado revela que un cúmulo de materia oscura se encuentra cerca de la mayoría del gas caliente, donde muy pocas galaxias son visibles.
Imagen Smithsonian Institution La materia oscura, aunque indetectable directamente, ejerce una influencia gravitacional indiscutible sobre la materia visible. Para desentrañar sus secretos, Hyungjin Kim, físico teórico del centro de aceleradores DESY en Alemania, sugiere utilizar detectores innovadores de ondas gravitacionales. Estos instrumentos, diseñados para medir sutiles ondulaciones en el tejido del espacio-tiempo, podrían ser cruciales en esta búsqueda.
La investigación de Kim sugiere que las partículas de materia oscura, presentes en grandes cantidades en los halos galácticos, podrían ser extremadamente ligeras. Estas partículas se comportarían más como ondas electromagnéticas clásicas, en lugar de como partículas materiales. Esta hipótesis abre nuevas perspectivas sobre el comportamiento de esta escurridiza materia.
Kim compara estas fluctuaciones de materia oscura con olas en el océano, evolucionando de manera impredecible y pudiendo extenderse sobre distancias colosales. Si la materia oscura es efectivamente ultraligera y ondulatoria, su movimiento podría ser detectado por detectores de ondas gravitacionales.
Según la teoría de la relatividad general de Einstein, las ondas gravitacionales son perturbaciones en el espacio-tiempo. Cuando una onda de este tipo atraviesa un detector de ondas gravitacionales, modifica temporalmente la distancia entre dos espejos u objetos similares dentro del detector. Kim postula que, no solo una onda gravitacional, sino también una fluctuación de materia oscura en movimiento podría alterar esta distancia.
Los tres vehículos espaciales de la misión LISA formarán un triángulo en órbita, con lados de 5 millones de kilómetros y posicionados detrás de la Tierra. Seguirán órbitas similares a la de la Tierra, minimizando los cambios en la longitud de los lados del triángulo.
Imagen NASA Sin embargo, los detectores actuales como LIGO, que confirmaron la existencia de ondas gravitacionales en 2015, no tienen la sensibilidad necesaria para detectar estas fluctuaciones de materia oscura. Por eso, Kim se inclina hacia los futuros detectores de ondas gravitacionales espaciales, cuya distancia entre los satélites sería considerablemente mayor, permitiendo potencialmente medir la influencia de la materia oscura.
Aunque la implementación de esta teoría puede tomar más de una década, con el lanzamiento previsto de LISA (Laser Interferometer Space Antenna) por la Agencia Espacial Europea en la década de 2030, Kim también explora otros métodos para detectar la influencia de la materia oscura en el espacio-tiempo, incluyendo a través de estrellas de neutrones que giran rápidamente.
Esta investigación abre nuevos caminos para entender uno de los mayores misterios del Universo y podría revolucionar nuestra concepción de la materia oscura.
Fuente: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics