Observar las ondas gravitacionales de los agujeros negros que se fusionan puede revelar nuevos conocimientos sobre la materia oscura, sugiere un estudio liderado por el University College de Londres.
La investigación, publicada en la revista Physical Review D, utilizó simulaciones por ordenador para estudiar la producción de señales de ondas gravitacionales en universos simulados con diferentes tipos de materia oscura.
Sus hallazgos muestran que contar la cantidad de eventos de fusión de agujeros negros detectados por la próxima generación de observatorios podría decirnos si la materia oscura interactúa o no con otras partículas y, por lo tanto, ayudar a precisar de qué está hecha.
Los cosmólogos generalmente consideran la materia oscura como una de las piezas más grandes que faltan en nuestra comprensión del cosmos. A pesar de la fuerte evidencia de que la materia oscura constituye el 85% de toda la materia del universo, actualmente no hay consenso sobre su naturaleza. Esto incluye preguntas como si las partículas de materia oscura pueden colisionar con otras partículas, como átomos o neutrinos, o si pasan directamente a través de ellas sin verse afectadas.
Una forma de probar esto es observar cómo se forman las galaxias en densas nubes de materia oscura llamadas halos. Si la materia oscura choca con los neutrinos, la estructura de la materia oscura se dispersa, dando como resultado que se formen menos galaxias.
El problema con este método es que las galaxias que desaparecen son muy pequeñas y están muy distantes de nosotros, por lo que es difícil ver si están allí o no, incluso con los mejores telescopios disponibles.
En lugar de apuntar directamente a las galaxias que faltan, los autores de este estudio proponen usar ondas gravitacionales como una medida indirecta de su abundancia. Sus simulaciones muestran que en modelos donde la materia oscura choca con otras partículas, hay significativamente menos fusiones de agujeros negros en el universo distante.
Si bien este efecto es demasiado pequeño para ser visto por los experimentos de ondas gravitacionales actuales, será un objetivo principal para la próxima generación de observatorios que se están planificando actualmente.
Los autores esperan que sus métodos ayuden a estimular nuevas ideas para usar datos de ondas gravitacionales para explorar la estructura a gran escala del universo y arrojar una nueva luz sobre la naturaleza misteriosa de la materia oscura.
El Dr. Alex Jenkins, uno de los autores principales del estudio, dijo en un comunicado: “Las ondas gravitacionales son una herramienta nueva y poderosa para observar el universo distante. La próxima generación de observatorios detectará cientos de miles de fusiones de agujeros negros cada año, brindándonos información sin precedentes sobre la estructura y la evolución del cosmos”.
El coautor, el Dr. Sownak Bose de la Universidad de Durham, dijo: “La materia oscura sigue siendo uno de los misterios perdurables en nuestra comprensión del universo. Esto significa que es especialmente importante continuar identificando nuevas formas de explorar modelos de materia oscura, combinando tanto los modelos existentes como los actuales. La astronomía de ondas gravitacionales ofrece un camino para comprender mejor no solo la materia oscura, sino también la formación y evolución de las galaxias en general”.
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