Este es el “mapa” de materia oscura más detallado jamás visto

La búsqueda de la partícula de materia oscura ha creado brechas constantemente, pero ahora los físicos se están acercando

La materia oscura, la sustancia evasiva que se cree que representa el 84% de la masa del Universo, es uno de los mayores misterios de la astrofísica. Su presencia se conoce desde hace casi 100 años, deducida de los efectos gravitacionales que ejerce sobre la masa que podemos ver, pero se desconoce cómo se ve y se comporta. Leer más: ¿El próximo truco de Ligo? Finalmente, cazando la materia oscura

Durante décadas, la búsqueda de la partícula de materia oscura, el elemento más básico que es la sustancia evasiva, ha traído brechas constantemente.

Los físicos tienen una idea general de cómo se ve la partícula, pero luchan por construir una imagen clara. Por ejemplo, la materia oscura no absorbe ni refleja la luz, y la única forma de encontrarla es a través de la fuerza gravitacional que ejerce sobre otros objetos del Universo, a saber, las galaxias. Esto significa que los físicos pueden rastrear la distribución de la materia oscura en toda la galaxia examinando cómo se mueven las galaxias y el fenómeno de lente gravitacional: doblar la luz mientras curva el espacio-tiempo, distorsionada por galaxias enormes, pero incapaz de identificar la ubicación o el proyecto exactos.

Priyamvada Natarajan, profesor de astrofísica en la Universidad de Yale, ha dedicado su carrera a explorar este esquivo fenómeno. “Quería encontrar la frontera de los intocables”, dijo Natarajan a DyN Noticias. “La materia oscura es particularmente interesante porque es una especie de partícula, eso es seguro”.

¿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.

A principios de este año, Natarajan y su equipo llevaron la búsqueda de materia oscura un paso más allá al crear el mapa de materia oscura más detallado jamás creado en el Universo. El mapa parece un paisaje extraño, con picos desiguales y canales esparcidos por todas partes. Hay suaves montículos, sobre los que aparecen picos afilados, como el interior de una cueva cubierta de estalactitas.

Al estudiar la distribución de la materia oscura en el Universo, llegaremos a comprender de qué está compuesta. Los modelos de partículas candidatas se pueden utilizar para predecir cómo debería ser la distribución y luego hacer coincidir con la realidad.

Lo que Natarajan y el último mapa de su equipo nos dicen en particular es que la partícula candidata de materia oscura podría estar “fría”. Esto significa que se mueve lentamente en comparación con la velocidad de la luz. “Mirando cómo se acumula el problema, las predicciones de materia oscura fría son extremadamente buenas”, dijo Natarajan. El trabajo aún no se ha comparado con la materia oscura caliente, que se mueve a velocidades cercanas a la velocidad de la luz.

Al mismo tiempo, otra forma de encontrar materia oscura es cazar las propias partículas en lugares como el Gran Colisionador de Hadrones del CERN.

Asimina Arvanitaki del Perimeter Institute y sus colegas de Stanford y NYU informaron recientemente de una investigación que muestra que se puede encontrar materia oscura utilizando detectores Ligo de próxima generación. 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”.

Una perspectiva alternativa es que la materia bariónica, el material que forma la materia normal, podría formar materia oscura si estuvieran todos unidos en enanas marrones o en piezas pequeñas y densas de elementos pesados. Estos se conocen como objetos halo compactos masivos o “MACHO”.

Pero la opinión más común es que la materia oscura no es bariónica en absoluto. Esta vista muestra que la materia oscura está formada por otras partículas más exóticas, como ejes o partículas masivas de interacción débil (WIMP). Leer más: Planetas, agujeros negros, cuásares y más: se explican los términos espaciales

Si Natarajan pone su dinero en una partícula candidata, dijo que será neutral. Un tipo de WIMP, neutralino es una partícula hipotética y la partícula más ligera descrita en la teoría de la supersimetría. El modelo estándar, el conjunto de reglas que gobiernan los elementos básicos del universo, permite la formación de neutrales en el universo muy temprano.

Aunque todavía no se han encontrado resultados, esto no significa que debamos perder la esperanza. “La búsqueda aún está activa y no se puede suspender”, continuó Natarajan. Ella dio el ejemplo de que las señales de ondas gravitacionales dadas cuando dos agujeros negros chocan no fueron detectadas durante 42 años después de que los humanos comenzaran a buscar (y 100 años después de que se predijeron). “Tendremos que esperar y ver”.

Priya Natarajan hablará sobre su trabajo en el Festival Starmus IV en Noruega en 2017, en junio. Durante el festival de seis días, académicos, cosmonautas, astronautas y un compositor galardonado de todo el mundo presentarán al público más de 10,000 personas. Otros oradores incluyen al profesor Stephen Hawking, Martin Rees, Alexei Leonov, Alan Stern, Jill Tarter, Walt Cunningham y Susumu Tonegawa. Puedes comprar entradas aquí.

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