El Universo oculta muchos misterios, y la materia oscura representa uno de los mayores enigmas que los científicos intentan descifrar. Esta sustancia invisible compone sin embargo la mayor parte de la masa cósmica, pero escapa a toda observación directa desde hace décadas.
Un equipo internacional dirigido por la Universidad de Ginebra se ha propuesto estudiar el comportamiento de esta materia esquiva a escala cósmica. Los investigadores se han interesado particularmente en la manera en que la materia oscura reacciona a los pozos gravitacionales, esas deformaciones del espacio-tiempo creadas por objetos masivos como las galaxias.
Al analizar las velocidades de desplazamiento de las galaxias a través del Universo, han podido deducir cómo se comporta la materia oscura en las regiones de fuerte gravedad.
Los resultados publicados en
Nature Communications revelan que la materia oscura parece seguir efectivamente las ecuaciones de Euler, esos principios matemáticos que describen el movimiento de los fluidos en física clásica. Este descubrimiento indica que esta materia invisible se desplaza en los pozos gravitacionales de manera similar a la materia ordinaria, respondiendo principalmente a la fuerza de gravedad. Los investigadores han comparado sistemáticamente la profundidad de los pozos gravitacionales con las velocidades de las galaxias para establecer esta correspondencia.
Extrañamente, el estudio también abre una puerta a la existencia posible de una quinta fuerza fundamental que podría actuar sobre la materia oscura. Los análisis actuales indican que si tal fuerza existe, su intensidad no podría superar el 7% de la de la gravedad. Este margen de incertidumbre motiva la continuación de las investigaciones con instrumentos más sensibles, capaces de detectar efectos más sutiles.
Las próximas generaciones de observatorios cosmológicos como el LSST y el DESI prometen mediciones aún más precisas. Estos instrumentos podrán detectar fuerzas que representen solo el 2% de la intensidad gravitacional, ofreciendo así una visión más fina del comportamiento de la materia oscura. Esta mejora técnica podría permitir zanjar definitivamente la cuestión de la existencia de interacciones adicionales que afecten a esta componente misteriosa de nuestro Universo.
Los pozos gravitacionales y la estructura cósmica
Los pozos gravitacionales son regiones del espacio-tiempo donde la curvatura creada por la masa de los objetos celestes produce un efecto de atracción sobre la materia circundante.
En el Universo, estos pozos se forman alrededor de todo objeto masivo, desde las estrellas hasta los cúmulos galácticos. Cuanto mayor es la masa, más profundo es el pozo y más lejos se extiende su influencia detectable en el espacio. Galaxias enteras pueden así ser atraídas hacia estas regiones de fuerte densidad gravitacional, modelando la estructura a gran escala del cosmos.
El estudio del movimiento de la materia en estos pozos permite a los científicos cartografiar la distribución de la masa invisible. Al observar cómo las galaxias aceleran al acercarse a estas regiones, los investigadores pueden deducir la presencia y el comportamiento de la materia oscura que sin embargo domina estas interacciones.
La comprensión de estos mecanismos gravitacionales es esencial para reconstituir la historia de la formación de las estructuras cósmicas. Cada pozo gravitacional cuenta una parte de la evolución del Universo, desde el Big Bang hasta la estructuración actual del cosmos que observamos hoy.
Fuente: Nature Communications