La materia oscura no interactúa con la luz ni con la materia ordinaria, lo que la hace prácticamente “invisible”. Sin embargo, los científicos no están seguros de si la materia oscura interactúa consigo misma.
Un nuevo estudio sugiere que los cúmulos de galaxias podrían usarse como “colisionadores naturales” de materia oscura, si las partículas que componen la materia oscura realmente interactúan entre sí.
Los cúmulos de galaxias están llenos de materia oscura y los astrónomos pueden estudiar los lugares de sus colisiones para detectar posibles signos de que la materia oscura interactúe consigo misma. Si bien tal pista no revelará la composición de la materia oscura, ayudará a descartar modelos de materia oscura que no permitan la autointeracción, acercando a los investigadores al verdadero candidato a materia oscura.
“Los cúmulos de galaxias también están dominados por la materia oscura. Constituye entre el 80 y el 90% de su masa, y cuanto más masivo sea el objeto, más rápido se moverán las partículas de materia oscura que lo componen. Básicamente, se estudian colisiones a energías muy altas”, dijo Jacqueline McCleary, profesora asistente de física en la Universidad Northeastern.
[content-egg module=Amazon products=”es-B081TQNS87″ template=list]
La falta de interacciones es una de las razones por las que la materia oscura es tan difícil de entender. A pesar de constituir más del 80% del universo material y proporcionar la influencia gravitacional que impide que las galaxias se separen, la materia oscura es prácticamente invisible porque no interactúa con la luz.
Del mismo modo, las partículas de materia oscura se deslizan a través de las partículas de materia como fantasmas espaciales.
Estas propiedades “antisociales” llevaron a los científicos a darse cuenta de que la materia oscura no puede estar compuesta de átomos, sino de electrones, protones y neutrones que interactúan con la luz y entre sí. Esto impulsó la búsqueda de una partícula de materia oscura candidata viable.
“Todo en el Universo es una partícula, una onda y un campo, por lo que la suposición básica es que la materia oscura debe ser una partícula. La pregunta es qué tipo de partícula es, porque “partícula” es un concepto muy vago”, dijo McCleery.
Las partículas candidatas van desde hipotéticas “partículas masivas que interactúan débilmente” o WIMPS, hasta “objetos masivos con halo compacto” o MACHO, y partículas diminutas casi sin masa llamadas axiones o neutrinos estériles. Incluso los pequeños agujeros negros que quedaron del Big Bang, llamados agujeros negros primordiales, han sido considerados candidatos a materia oscura.
[content-egg module=Amazon products=”es-B097YTZN3S” template=list]
El problema es que todos estos sospechosos son indetectables y, por tanto, siguen siendo hipotéticos. La naturaleza fantasma de la materia oscura significa que no podemos simplemente cargar partículas de materia oscura en un acelerador de partículas en la Tierra, como el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), para colisionarlas y determinar su composición.
Entonces, si bien el LHC ha descubierto algunos de los secretos del modelo estándar de física de partículas al dividir protones y observar las corrientes de partículas resultantes, la materia oscura que se encuentra más allá de ese modelo parece estar fuera del alcance del acelerador de partículas más poderoso del mundo.
La única manera de inferir la presencia de materia oscura es observar la única interacción en la que parece estar involucrada. La materia oscura tiene masa y por eso deforma el espacio-tiempo, lo que le confiere una influencia gravitacional. Esta influencia puede determinar el movimiento de la materia y de la luz y esto puede detectarse.
Es gracias a este enfoque indirecto que sabemos que las galaxias están rodeadas por enormes halos de materia oscura, y que la materia oscura también existe en grandes cantidades cerca de los núcleos de las galaxias.
[content-egg module=Amazon products=”es-B0CHSJXJP7″ template=list]
Los científicos también teorizan que cuando las galaxias se agrupan, es el resultado de la influencia de la materia oscura que se extiende por todo el universo. También ayuda a las galaxias individuales a ganar masa y crecer a medida que su influencia gravitacional atrae materia normal.
McCleary y sus colegas propusieron abandonar el acelerador de partículas artificial en favor de uno natural. Razonan que si los cúmulos de galaxias y la materia oscura que contienen chocan con suficiente fuerza, podrían ocurrir interacciones detectables de materia oscura, si la materia oscura realmente interactúa consigo misma.
Estas interacciones pueden ser tan simples como partículas de materia oscura que chocan y rebotan entre sí, o pueden resultar en una aniquilación mutua y una explosión de energía. Cuando partículas y antipartículas (por ejemplo, un electrón y su antipartícula llamada positrón) se encuentran, se destruyen entre sí y se libera la energía que contienen.
[content-egg module=Amazon products=”es-B09RF1K71X” template=list]
Algunos modelos de materia oscura sugieren que se trata de su propia antipartícula y, si esto es cierto, las colisiones entre partículas de materia oscura podrían provocar su aniquilación mutua y la liberación de energía.
Este método de detección de materia oscura dependerá de que dos de estos vastos grupos de galaxias se encuentren y choquen entre sí. Si bien tal pista no nos dirá exactamente de qué partículas está hecha la materia oscura, ayudará a descartar modelos de materia oscura que no permiten la autointeracción, acercando a los investigadores al verdadero candidato a materia oscura.
[content-egg module=Amazon template=list]