Desde hace años, tres fenómenos cósmicos desconciertan a los astrónomos. Una concentración de materia ultradensa deforma la luz de una galaxia lejana, una estela de estrellas lleva una extraña cicatriz, y un cúmulo estelar se formó de manera inesperada en una galaxia enana. ¿Y si estos tres enigmas, observados a escalas muy diversas, compartieran un mismo origen: una materia oscura que interactúa consigo misma?
La materia oscura constituye aproximadamente el 85 % de la materia del Universo, pero sigue siendo invisible porque no interactúa con la luz. En el modelo estándar de la cosmología, se la llama "fría" y se comporta como fantasmas: sus partículas se atraviesan sin jamás colisionar. Esta materia oscura fría no interactiva explica muchas cosas, pero no las tres anomalías mencionadas.
JVAS B1938+666: un anillo negro y un punto central muestran una imagen infrarroja de una galaxia lejana deformada por lente gravitacional. La emisión naranja representa las ondas de radio del mismo sistema.
Crédito: Devon Powell, Instituto Max Planck de Astrofísica, basado en datos de Keck/EVN/GBT/VLBA. El primer caso extraño concierne al sistema JVAS B1938+666, una galaxia lejana cuya luz es deformada por una lente gravitacional. Los astrónomos detectaron allí una concentración de materia anormalmente densa. El segundo es la corriente estelar GD-1, una estela de estrellas en nuestra Vía Láctea que presenta una "cicatriz" — como si un objeto masivo e invisible la hubiera atravesado. Por último, el cúmulo Fornax 6, en la galaxia enana del Horno, parece haberse formado demasiado rápido para ser explicado por la materia oscura fría.
Una solución consiste en imaginar una materia oscura que interactúa consigo misma. A diferencia de las partículas fantasma del modelo estándar, estas partículas pueden colisionar, intercambiar energía y cantidad de movimiento. Estas colisiones provocan un "colapso gravotérmico" que crea núcleos densos y compactos de materia oscura. Estos núcleos podrían entonces actuar como trampas gravitacionales o lentes invisibles.
Según Hai-Bo Yu, investigador de la Universidad de California en Riverside, este mecanismo funciona a tres escalas muy diferentes: en el Universo lejano, en nuestra Galaxia y en una galaxia satélite. Las densidades observadas en los tres enigmas son difíciles de reproducir con materia oscura estándar, pero aparecen naturalmente si la materia oscura interactúa. Las interacciones permiten remodelar la estructura interna de los halos de materia oscura y producir concentraciones suficientemente elevadas.
Esta investigación ofrece por tanto una pista seductora para unificar enigmas cósmicos que parecían no tener relación. Los resultados fueron publicados en la revista
Physical Review Letters en abril de 2026. Si la materia oscura auto-interactuante se confirma, nuestra visión del Universo y de su composición podría cambiar profundamente.