El corazón de nuestra galaxia puede ser algo completamente diferente de lo que creemos.
En el verano de 2014, los astrónomos observaron con vertiginosa anticipación cómo una nube de gas, conocida como G2, se acercaba peligrosamente a un agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea. Las chispas no volaron, ni se produjo un frenesí alimenticio. En cambio, G2 pasó ilesa, sobreviviendo a lo que los astrónomos pensaron que sería una experiencia cercana a la muerte.
Pero los agujeros negros son grandes matones, por lo que el hecho de que la gravedad ignorara al transeúnte gaseoso fue más que sorprendente. Parecía imposible.
Ahora, los astrónomos dicen que el agujero negro supermasivo en el centro de nuestra galaxia no es un agujero negro en absoluto, sino más bien una bola esponjosa de materia oscura. Una nueva investigación sugiere que esta extraña hipótesis es capaz de explicar el encuentro «imposible», así como todas las observaciones del centro galáctico, y más.
Ícaro y el agujero negro
Los astrónomos han pensado durante mucho tiempo que en el mismo núcleo de la Vía Láctea, conocido como Sagitario A*, se encuentra un agujero negro supermasivo. Por supuesto, no pueden ver el agujero negro en sí, porque no emite ninguna luz propia. En cambio, infieren su existencia observando los movimientos de un cúmulo de estrellas conocidas como estrellas S.
Las estrellas-S orbitan alrededor de un objeto central oculto e invisible, y al trazar sus órbitas a lo largo de los años, los astrónomos pueden deducir la masa y el tamaño de ese objeto central.
El candidato más probable para ese objeto central oculto es, por supuesto, un agujero negro, con una masa estimada de más de 4 millones de veces la del sol.
Animación que muestra la trayectoria de la estrella S2 cuando pasa muy cerca del «agujero negro» supermasivo en el centro de la Vía Láctea. Crédito: ESO/M. Kornmesser.
Pero las estrellas-S no son lo único que se encuentra en nuestro centro galáctico. También acechan nubes de gas, y una en particular, denominada G2, llamó especialmente la atención. Poco después de que los astrónomos descubrieron la nube, se dieron cuenta de que su órbita la acercaría peligrosamente al agujero negro, lo suficientemente cerca como para que la intensa gravedad la hiciera pedazos.
No obstante y contra todo pronóstico, después del acercamiento más cercano de G2 al agujero negro en 2014 —cuando pasó a solo 260 AU del monstruo—, el gas pareció sobrevivir incólume.
Más esponjosa
La explicación más plausible de la supervivencia de G2 es que es más que una simple nube de gas. ¿Su superpoder oculto? Una estrella o dos podrían estar escondidas dentro de la nube, y la gravedad de esa estrella mantuvo intacta toda la estructura durante su paso cerca del agujero negro.
Pero hay otra explicación más radical: quizás, el agujero negro supermasivo no es realmente un agujero negro. Quizás, es un grupo borroso de materia oscura.
La materia oscura es el nombre que los astrónomos dan a una sustancia invisible que constituye más del 80 % de la masa del universo. No parece interactuar con la luz, no brilla, ni absorbe, refleja ni refracta la luz, por lo que permanece invisible para nosotros. Pero da a conocer su presencia a través de su gravedad. Múltiples líneas de observación independientes han confirmado que la mayor parte de la masa del universo es esta materia oscura invisible.
Recorrido hecho por la nube de gas G2, al pasar por el centro galáctico.
Una teoría para la identidad de la materia oscura sugiere que está hecha de una partícula exótica, previamente desconocida, llamada «darkino». Según la teoría, el darkino es un tipo de partícula conocida como fermión. Los electrones, protones, quarks y neutrinos también son fermiones, cuya característica definitoria central es que no pueden compartir el mismo estado —en otras palabras, solo se puede colocar tantos fermiones en un volumen dado (esto contrasta con los bosones, que se puede introducir tantos como desee en un volumen dado)—.
Si la materia oscura está hecha de darkinos, y los darkinos son fermiones, entonces estas partículas de materia oscura se concentrarían en el núcleo de una galaxia solo hasta cierto punto. Esto significaría que en lugar de un agujero negro supermasivo, con un borde claramente definido en el horizonte de eventos, hay una bola gigantesca de darkinos densamente empaquetados. El borde de esta bola oscura sería bastante difuso —como los asistentes a la fiesta esperando en la fila fuera de la discoteca local, no todos pueden unirse a la fiesta en el mismo centro—.
Y más consistente
Dado que la bola gigante de darkinos sería borrosa, las fuerzas gravitacionales en el centro de la galaxia serían un poco más suaves, lo que permitiría que las nubes de gas como G2 sobrevivieran en sus órbitas.
Pero hay más en el centro de nuestra galaxia, y más en nuestras observaciones del núcleo galáctico, que G2. También están todas esas estrellas-S. Cualquier teoría radical que espere reemplazar un agujero negro supermasivo con otra cosa debe hacer predicciones que coincidan con tales observaciones.
Y eso es exactamente lo que muestra un nuevo estudio. El equipo de astrofísicos, dirigido por Eduar Antonio Becerra-Vergara del Centro Internacional de Astrofísica Relativista en Italia, descubrió que si reemplazaba el agujero negro supermasivo con una bola de darkinos, y esas partículas de darkino tenían la masa y velocidad adecuadas, podrían replicar todo el movimiento observado de las estrellas-S. En algunos casos, su modelo podría funcionar incluso mejor que los cálculos de agujeros negros convencionales para igualar las órbitas observadas.
Panorama del centro galáctico hecho en base a imágenes tomadas por el Observatorio de Rayos X Chandra de la NASA.
Pero ese resultado no significa mucho. El modelo del agujero negro es sumamente simple: solo necesitas introducir dos números, la masa del agujero negro y el giro, para predecir cómo se comportarán las estrellas-S. Pero el modelo darkino tiene muchos más parámetros, lo que permite un ajuste más fino, y los investigadores encontraron la mejor combinación posible de propiedades darkino.
La prueba clave vendrá con futuras observaciones. Si la materia oscura está formada por darkinos, entonces un modelo que describa con éxito lo que está sucediendo en el centro galáctico también debería replicar toda la variedad de observaciones de materia oscura en todo el universo. Eso incluiría explicar por qué las galaxias giran más rápido de lo que deberían para sus masas conocidas.
La nueva investigación se detalla en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters.
Fuente: Live Science. Edición: MP.
