¿El próximo truco de Ligo? Finalmente, cazando la materia oscura

El año pasado, los detectores de Ligo vieron ondas gravitacionales por primera vez, creadas al fusionar dos agujeros negros.

Las partículas que componen la materia oscura podrían identificarse mediante ondas gravitacionales, según un estudio reciente. Leer más: La materia oscura ahora tiene una «cara» y podría ayudarnos a encontrar finalmente partículas evasivas

La investigación, dirigida por Asimina Arvanitaki del Perimeter Institute y colegas de Stanford y NYU, dice que la pregunta de qué está hecho el Universo podría responderse mediante el uso de detectores Ligo. Estos instrumentos fueron famosos el año pasado cuando vieron por primera vez ondas gravitacionales, creadas al fusionar dos agujeros negros.

«Durante los próximos años, Advanced Ligo (Ligo) podría ver ondas gravitacionales (GW) de miles de fusiones de agujeros negros (BH)», escribieron Arvanitaki y sus colegas. «Esto marca el comienzo de un nuevo instrumento de precisión para la física».

La materia visible que compone los átomos de nuestro cuerpo y todo lo que podemos ver, representa solo el 4,9% de la densidad energética del Universo. Se cree que una sustancia invisible llamada materia oscura representa el 27% del Universo y solo puede ser detectada por el efecto gravitacional que tiene sobre otra materia.

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Aunque la materia es «oscura», lo que significa que no interactúa con la luz, es importante para la formación de grandes galaxias en nuestro universo, pero aún no se han encontrado las partículas fundamentales que componen la materia oscura. De hecho, encontrarlos se convierte en uno de los mayores desafíos de la física.

¿Qué es la materia oscura?

****: La materia oscura es una forma invisible de materia que hasta ahora solo ha sido revelada por sus efectos gravitacionales.

****: La evidencia de la existencia de esta forma de materia proviene, entre otras cosas, de la observación astrofísica de las galaxias, que giran demasiado rápido para mantenerse unidas solo por la atracción gravitacional de la materia visible.

****: Las mediciones de alta precisión realizadas con el satélite europeo Planck muestran que casi el 85 por ciento de la masa total del universo consiste en materia oscura.

****: Todas las estrellas, planetas, nebulosas y otros objetos en el espacio que están hechos de materia convencional representan como máximo el 15% de la masa del universo.

****: La forma desconocida de la materia puede consistir en relativamente pocas partículas pero muy pesadas o en una gran cantidad de partículas ligeras.

Uno de los posibles candidatos para la materia oscura es una partícula llamada axión. El axión se propuso por primera vez en 1977 y aparece en algunas extensiones del Modelo estándar de física de partículas.

Arvanitaki y sus colegas creen que si los ejes forman materia oscura, podrían ser detectados por ondas gravitacionales. Esto se debe a que los ejes acelerados por un agujero negro emitirían ondas gravitacionales, al igual que los electrones emiten ondas electromagnéticas. Leer más: ¿Qué son las ondas gravitacionales?

«Vería esto a una cierta frecuencia, que sería aproximadamente el doble de la masa axial», dijo el coautor Masha Baryakhtar del Perimeter Institute.

Ligo, en su forma actual, no es lo suficientemente sensible como para detectar el tipo de ondas gravitacionales que podrían ser liberadas por los ejes, pero a medida que los instrumentos mejoran y se afinan, los investigadores creen que podrían ver hasta miles de ellas. las señales del axión llegan en un día.

Si el axioma es realmente la partícula que forma la materia oscura, podría encontrarse en la Tierra. Actualmente, hay varios experimentos terrestres, así como en el cielo, tratando de averiguar la composición de la materia evasiva.

En particular, el Axion Dark Matter Experiment (ADMX) de la Universidad de Washington está tratando de buscar con precisión las propiedades de la materia oscura en el rango que se considera cercano a la masa anticipada del axión. Por ahora, los investigadores deben seguir buscando.

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