Astrofísica
La fuerza oscura sería el andamiaje oculto detrás de la misteriosa materia oscura
La materia oscura sería más vibrante de lo que pensamos, con partículas interactuando y colisionando entre ellas
Recreación artística del halo de materia oscura que rodea a la Vía Láctea. / Créditos: ESO/L Calçada
Pablo Javier Piacente
Una nueva teoría sugiere que la materia oscura está formada por partículas que interactúan fuertemente entre sí a través de la llamada "fuerza oscura", un andamiaje invisible que manejaría su dinámica. Según los científicos, esta hipótesis podría finalmente explicar las densidades extremas que vemos en los halos de materia oscura que rodean a las galaxias, entre otros enigmas de la astrofísica.
Un equipo de investigadores liderado por la Universidad de California, Riverside, en Estados Unidos, ha publicado recientemente un nuevo estudio en la revista The Astrophysical Journal Letters en el cual postulan una sugerente teoría sobre la enigmática materia oscura: sostienen que las partículas de materia oscura interactúan a través de una “fuerza oscura” que las maneja, haciendo que choquen fuertemente entre sí cerca del centro de las galaxias. La idea contrasta claramente con el paradigma dominante en torno a este tema.
Resolviendo el rompecabezas de la materia oscura
Sabemos que la materia oscura constituye aproximadamente el 85% de la materia del Universo, aunque no es luminosa y su naturaleza no se comprende aún en profundidad. Mientras que la materia normal absorbe, refleja y emite luz, la materia oscura no se puede ver directamente, lo que dificulta su detección. Verificamos su presencia mediante la influencia que ejerce sobre los cuerpos y objetos en el cosmos, aunque no la veamos.
De acuerdo a una nota de prensa, una nueva teoría llamada “materia oscura autointeractuante” o SIDM, propone que las partículas de materia oscura se mueven e interactúan a través de una “fuerza oscura” que guía su dinámica, haciendo que colisionen entre ellas. Según la hipótesis de los científicos estadounidenses, esta clase de materia sería mucho más vibrante y activa de lo que indican actualmente las teorías dominantes en el terreno de la astrofísica.
Mientras las nociones científicas más aceptadas en la actualidad en torno a la materia oscura indican que las partículas de materia oscura no colisionan ni interactúan, conformando una especie de escenario “congelado” e invisible, el equipo dirigido por el físico Hai Bo Yu propone exactamente lo contrario. A diferencia de las partículas quietas del paradigma dominante, llamado materia oscura fría o CDM, la nueva teoría muestra que la vida interna de la materia oscura sería mucho más activa y caótica.
La dinámica de las interacciones modifica a los halos de materia oscura
¿En qué se basan Hai Bo Yu y sus colegas para postular la existencia de esta “fuerza oscura” que activaría a la materia oscura? Según los científicos, el modelo de materia oscura fría o CDM no puede explicar la existencia de halos de materia oscura extremadamente densos que rodean a las galaxias elípticas masivas, que han sido detectados mediante observaciones de lentes gravitacionales. En sentido contrario, tampoco puede explicar por qué otros halos de materia oscura, ubicados en las llamadas galaxias ultradifusas, presentan densidades tan bajas.
Vale recordar que un halo de materia oscura es el área de materia invisible que impregna y rodea a una galaxia o a un cúmulo de galaxias. En tanto, las lentes gravitacionales se producen cuando la luz que viaja a través del Universo desde galaxias distantes se desvía alrededor de objetos masivos. Para demostrar que la teoría de la “materia oscura autointeractuante” o SIDM puede explicar los dos enigmas astrofísicos mencionados previamente, el equipo de especialistas realizó las primeras simulaciones de alta resolución de la formación de estructuras cósmicas con fuertes autointeracciones de materia oscura.
Los resultados indican que las autointeracciones entre las partículas de materia oscura conducen a la transferencia de calor en el halo, lo que diversifica la densidad del halo en las regiones centrales de las galaxias. En otras palabras, algunos halos tienen densidades centrales más altas y otros tienen densidades centrales más bajas de acuerdo a la intensidad de la “fuerza oscura” que actúa en cada contexto: los detalles dependen de la historia de la evolución cósmica y del entorno de cada halo individual.
Referencia
A Self-interacting Dark Matter Solution to the Extreme Diversity of Low-mass Halo Properties. Ethan O. Nadler, Daneng Yang and Hai-Bo Yu. The Astrophysical Journal Letters (2023). DOI:http://dx.doi.org/10.3847/2041-8213/ad0e
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