Simulación de la distorsión de la imagen de la Vía Láctea (el arco de arriba) y de la Gran Nube de Magallanes (los dos arcos de círculo) por la lente gravitatoria de un agujero negro [Alain r].
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Universo oscuro Abr/Jun 2016 Nº 84
¿De qué está hecho el 95 por ciento del cosmos?Hace años que los físicos saben que todos los átomos y toda la luz que existen el universo apenas dan cuenta del 5 por ciento de su contenido total de materia y energía. El 95 por ciento restante se compone de dos misteriosos agentes que, a falta de un nombre mejor, han dado en llamarse «materia oscura» y «energía oscura». Dominan el cosmos, pero ¿cuál es su naturaleza? En este número podrás encontrar una panorámica clara y rigurosa del estado actual de dos líneas de investigación que, casi como ninguna otra, evidencian lo mucho que aún nos queda por aprender sobre el universo y las leyes fundamentales que lo rigen.
Desde hace años corre una idea por los centros donde se hace física en este mundo: que el enigma de la materia oscura, seguramente la cuestión más importante de la astrofísica moderna, podría estar resuelta desde hace mucho. No harían falta para explicarla nuevas partículas elementales o nuevas leyes de la naturaleza; la respuesta la darían los agujeros negros aún no descubiertos. La idea tiene ya más de 40 años, pero en 2015 adquirió un nuevo impulso. Encontró entonces LIGO, el observatorio de ondas gravitatorias, la señal de la fusión en uno en dos agujeros negros que tenían más de 25 veces la masa del Sol.
Hasta ese momento habían estado creyendo los teóricos que no existían objetos de esa masa. Pero ahora se preguntaban: si muy al principio del universo se hubiesen creado muchos agujeros negros así, agujeros negros primordiales, estos podrían explicar la materia oscura. La hipotética materia oscura solo se deja conocer por su gravedad. Por ella rotan las galaxias más deprisa, por ella se mantienen unidos los cúmulos de galaxias. No desprende luz en absoluto, por lo cual los físicos no pueden estar seguros de que realmente exista.
Los agujeros negros resolverían el problema elegantemente, si bien se trataría un poco de un anticlímax: si hubiese un suficiente número de ellos en entornos carentes de estrellas, los efectos atribuidos a la materia oscura quedarían explicados. No se necesitarían entonces nuevos tipos de partículas elementales, ni tampoco habría que modificar las leyes de la gravedad, como otros preconizan desde hace bastante tiempo también.
Un nuevo trabajo ha propinado ahora a la hipótesis un duro golpe. Miguel Zumalacárregui y Uroš Seljak, de la Universidad de California en Berkeley, han buscado con un método creativo agujeros negros, y ni de lejos han encontrado los suficientes, ya que, como dicen en Physical Review Letters, en el mejor de los casos no podrían explicar más que el 40 por ciento de la materia oscura. Se seguirían necesitando, ahora como antes, nuevas partículas elementales u otras leyes de la gravedad para resolver el rompecabezas.
Zumalacárregui y Seljak han tomado en cuenta la luz de 1300 supernovas del tipo Ia. Esos poderosos sucesos celestes ocurren siempre, se supone, como consecuencia de los mismos procesos astrofísicos, así que su luminosidad sería siempre aproximadamente la misma. Los astrofísicos de Berkeley han investigado ahora si no habrá algunas de esas explosiones que parezcan claramente más brillantes de lo que deberían porque en el camino entre ellas y nosotros se encuentre un agujero negro: en tal caso, la concentración de materia del agujero haría que luz de la supernova se concentrara como si hubiese una lente, fenómeno que recibe el nombre de «lente gravitatoria». Los investigadores no encontraron, sin embargo, ningún suceso de ese tipo en sus datos. Pero debería haberlos, según las simulaciones por ordenador, si los agujeros negros fuesen mucho más abundantes de lo supuesto.
Robert Gast/ spektrum.de
Artículo traducido y adaptado por Investigación y Ciencia con permiso de Spektrum der Wissenschaft.
Referencia: «Limits on Stellar-Mass Compact Objects as Dark Matter from Gravitational Lensing of Type Ia Supernovae», de Miguel Zumalacárregui y Uroš Seljak en
Phys. Rev. Lett. 121, 141101, publicado el 1 de octubre 2018; se puede leer la prepublicación en arXiv:1712.02249 [astro-ph.CO].
