¿Qué es la materia oscura? La materia oscura es una sustancia misteriosa que muchos físicos creen que constituye una gran proporción de la masa total del universo, a pesar de no haberla observado nunca directamente. Es invisible a la luz y otras formas de radiación electromagnética, por lo que los instrumentos modernos no pueden “verla”. Pero tiene masa, y eso significa que tiene una atracción gravitacional. Por eso inferimos que la materia oscura impregna todo nuestro universo; de hecho, constituye aproximadamente el 84% de la masa del cosmos.

Según la teoría predominante, debido a que la materia oscura no emite ningún tipo de radiación electromagnética, sus partículas no interactúan con las de la materia bariónica o materia ordinaria, exceptuando a través de la gravedad. Sin embargo, un nuevo estudio desarrollado por científicos de la Escuela Internacional de Estudios Avanzados (SISSA) de Italia, ha encontrado por primera vez, evidencia de una interacción directa entre los dos tipos de materia.

Los investigadores exponen, en su trabajo publicado en la revista Astronomy & Astrophysics, que la enorme región de partículas de materia oscura que envuelve el universo tiene dos características principales: una densidad que es constante hasta cierto radio que se expande asombrosamente con el tiempo, mientras que la densidad disminuye. ¿Qué implicaciones tiene este resultado? Que existe una interacción directa entre las partículas que forman el halo de materia oscura y las que forman la materia ordinaria de la que todos estamos hechos: galaxias, planetas y tú y yo. Cuatro veces más abundante que la materia que forma estrellas y galaxias, la materia oscura es la estructura que vertebra el cosmos.

Materia oscura, ese elemento escurridizo del universo

Este nuevo planteamiento choca de frente con la teoría que describe el universo, que postula que las partículas de materia oscura fría son inertes y no interactúan con ninguna otra partícula, excepto gravitacionalmente.

Los autores examinaron una gran cantidad de galaxias distantes, a unos 7 000 millones de años luz de distancia de nosotros, consiguiendo una nueva mirada a uno de los mayores misterios de la física moderna: la esquiva materia oscura.

“Su presencia dominante en todas las galaxias surge del hecho de que las estrellas y el gas de hidrógeno se mueven como si estuvieran gobernados por un elemento invisible”, explica Gauri Sharma, líder del trabajo. A diferencia de investigaciones anteriores, explica Sharma, “en este estudio, por primera vez, buscábamos observar y determinar la distribución de la masa de las galaxias espirales con la misma morfología de las cercanas, pero mucho más lejos y, por lo tanto, antes en unos siete mil millones de años. La idea es esencialmente que estos progenitores de galaxias espirales como la nuestra podrían ofrecer pistas fundamentales sobre la naturaleza de la partícula en el corazón del misterio de materia oscura”.

Algo inesperado

Indagaron en el movimiento de las estrellas en aproximadamente 300 galaxias distantes y “descubrimos que estos objetos también tenían un halo de materia oscura y que, al partir del centro de una galaxia, este halo tiene efectivamente una región en que su densidad es constante”, dice Paolo Salucci coautor del estudio.Se trata de un rasgo observado anteriormente en galaxias cercanas, aclaran los expertos.

Entonces, si existe una región con una densidad constante de materia oscura, entre otras cosas, solo podría explicarse con una interacción entre ambas partículas. De tal manera, “en nuestra investigación ofrecemos evidencia de interacción entre materia oscura y materia ordinaria que, con el tiempo, construye lentamente una región de densidad constante desde el centro de la galaxia hacia el exterior”.

Lo que quizá llama más aún la atención es que esa región de densidad constante se sigue expandiendo con el tiempo.

“Con el paso del tiempo, el efecto de la interacción que proponemos significa que esas partículas fueron capturadas por las estrellas, o bien expulsadas hacia los confines exteriores de la galaxia. Este proceso crea una región esférica de densidad constante dentro del halo de materia oscura, con dimensiones que aumentan proporcionalmente con el tiempo y finalmente alcanzan las del disco estelar galáctico, como describimos en el artículo”, dicen los científicos.

Referencia: G. Sharma et al, Observational evidence of evolving dark matter profiles since z 1, Astronomy & Astrophysics (2022). DOI: 10.1051/0004-6361/202141822

Muy Interesante