Las condiciones extremas que se encuentran en las estrellas de neutrones las convierten en laboratorios ideales para el estudio de la física en condiciones únicas en el universo. Los científicos también sospechan que algunas estrellas muertas, compuestas por el material más denso del universo conocido, llamadas estrellas de neutrones, podrían actuar como trampas para partículas de materia oscura, que colisionan a gran velocidad y se aniquilan entre sí. Una nueva investigación sugiere que las enanas marrones, también conocidas como estrellas fallidas, podrían actuar como trampas gravitacionales para la materia oscura, obligando a este material exótico a interactuar entre sí.
Los científicos planean utilizar los «relojes» de estrellas muertas para arrojar luz sobre la entidad más misteriosa del universo: la energía oscura.
Estos cronometradores son en realidad púlsares, o estrellas de neutrones que giran rápidamente y que nacen de la muerte de estrellas con al menos ocho veces la masa del Sol. Las condiciones extremas que se encuentran en las estrellas de neutrones las convierten en laboratorios ideales para estudiar la física en condiciones que no se encuentran en ningún otro lugar del universo.
Los llamados «púlsares de milisegundos» pueden girar a cientos de revoluciones por segundo y emitir rayos de radiación electromagnética desde sus polos, como faros cósmicos que atraviesan el espacio. Recibieron su nombre porque, cuando fueron avistadas por primera vez, estas estrellas de neutrones parecían pulsar, aumentando su brillo a medida que sus rayos se dirigían directamente a la Tierra. Los hallazgos del equipo se presentaron en la Reunión Nacional de Astronomía (NAM) 2024 en la Universidad de Hull el 15 de julio.
Diagrama que muestra la lente gravitacional causada por la materia oscura. Robert Lee
La sincronización ultraprecisa de los cambios de brillo de los púlsares, en milisegundos, permite su uso como relojes cósmicos en las «antenas de cronometraje de púlsares». Estas antenas son tan precisas que pueden medir las perturbaciones gravitacionales en la estructura del espacio y el tiempo, combinadas en una entidad tetradimensional llamada «espacio-tiempo», lo que podría ser ideal para la búsqueda de materia oscura.
«La ciencia ha desarrollado métodos muy precisos para medir el tiempo», afirmó John Losecco, investigador de la Universidad de Notre Dame especializado en cronometradores de púlsares. «En la Tierra, tenemos relojes atómicos, y en el espacio, tenemos púlsares».
La materia oscura es tan misteriosa porque no interactúa con la luz ni con la materia normal, y si lo hace, es muy débil y no podemos detectarla. La «materia normal» está compuesta de átomos compuestos por electrones, protones y neutrones, que interactúan con la luz y la materia, por lo que los científicos saben que la materia oscura debe estar compuesta de otras partículas.
A pesar de no interactuar con la luz, la materia oscura ejerce una fuerza gravitacional, y su presencia puede inferirse por la forma en que dicha fuerza afecta a la luz y, de hecho, a la materia ordinaria. Es el efecto de esta fuerza gravitacional sobre la luz lo que Losecco y sus colegas intentaron estudiar con los púlsares.
Impresión artística de un conjunto de púlsares afectados por las ondas gravitacionales generadas por un agujero negro supermasivo binario en una galaxia distante. Aurora Simonnet/NANOGrav
Según la teoría general de la relatividad de Albert Einstein, los objetos con masa curvan la estructura del espacio-tiempo, y la gravedad surge de esta curvatura. Cuando la luz atraviesa esta curvatura, su trayectoria también se altera. Esto puede cambiar el tiempo que tarda la luz en viajar, provocando que la luz del mismo objeto distante llegue a la Tierra en momentos diferentes, lo que teóricamente la ralentiza (la velocidad de la luz no cambia realmente, solo la distancia que recorre).
La materia oscura tiene masa, por lo que las acumulaciones de esta misteriosa forma de materia también pueden curvar el espacio-tiempo. Así, la trayectoria de la luz procedente de objetos distantes se curva y su tiempo de llegada se retrasa al atravesar acumulaciones de materia oscura. Este efecto se denomina «lente gravitacional», y el cuerpo que interfiere en la trayectoria de la luz se denomina «lente gravitacional».
Losecco y sus colegas estudiaron datos recopilados de 65 púlsares en el Conjunto de Sincronización de Púlsares de Parkes. Encontraron unos 12 casos que indicaban cambios y retrasos en la sincronización de los púlsares, cuya precisión suele ser de nanosegundos.
Esto indica que las ondas de radio de estas balizas cósmicas similares a estrellas muertas viajan a través de un espacio deformado causado por una concentración invisible de masa en algún punto entre el púlsar y el telescopio. Los científicos especulan que estas masas invisibles podrían ser «cúmulos» de materia oscura.
«Aprovechamos el movimiento de la Tierra, del Sol, del púlsar e incluso de la materia oscura», explicó Losecco. «Observamos desviaciones en los tiempos de llegada causadas por cambios en la distancia entre la masa observada y la línea de visión de nuestro púlsar ‘reloj'».
Esta ilustración muestra una estrella de neutrones que gira rápidamente rodeada de un campo magnético azul que emite chorros de ondas de radio. NASA Goddard/Walt Feimer
Las desviaciones observadas por el equipo son bastante pequeñas. Por ejemplo, un cuerpo con la masa del Sol causaría un retraso de unos 10 microsegundos en las ondas de radio del púlsar. Las desviaciones estimadas en el retraso debido a la materia oscura observadas por el equipo son 10 000 veces menores.
«Uno de los descubrimientos indica una distorsión de la masa del Sol de aproximadamente un 20%», afirmó el profesor Losecco. «Este objeto podría ser candidato a materia oscura».
Un efecto secundario de la investigación del equipo ha sido mejorar la precisión de los datos del Parkes Pulsar Timing Array, que se están recopilando para buscar evidencia de radiación gravitacional de baja frecuencia.
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Los cúmulos de materia oscura pueden añadir interferencia, o «ruido», a estos datos; identificar y eliminar este ruido ayudará a los científicos a utilizar mejor el conjunto de datos para buscar perturbaciones de baja frecuencia en el espacio-tiempo, llamadas ondas gravitacionales. Esto podría revelar radiación gravitacional procedente de fusiones de agujeros negros más distantes y, por lo tanto, anteriores, y quizás incluso ondas gravitacionales primordiales de fondo, remanentes del Big Bang.
«La verdadera naturaleza de la materia oscura sigue siendo un misterio», afirmó Losecco. «Este estudio arroja nueva luz sobre la naturaleza de la materia oscura y su distribución en la Vía Láctea, y podría mejorar la precisión de los datos de púlsares».
Los científicos especulan que algunas estrellas muertas, compuestas del material más denso del universo conocido, llamadas «estrellas de neutrones», podrían actuar como trampas para partículas de materia oscura que colisionan a gran velocidad y se aniquilan entre sí. A su vez, según el equipo, el proceso de aniquilación probablemente calienta las estrellas muertas desde su interior.
En general, la materia oscura es un tema complejo para los investigadores porque, a pesar de constituir aproximadamente el 85 % de la materia del universo, es prácticamente invisible al no interactuar con la luz. La materia oscura tampoco parece interactuar con la «materia normal», compuesta de protones, neutrones y electrones, o si lo hace, estas interacciones son raras y débiles. Nunca las hemos observado. Esto plantea una pregunta interesante: ¿interactúa la materia oscura consigo misma? Un estudio de 2024 realizado por Bell y sus colegas está disponible en el repositorio arXiv.
Nicole Bell, física teórica de la Universidad de Melbourne, está interesada en las autointeracciones de la materia oscura, que ocurren en la materia ordinaria cuando un electrón y su antipartícula, un positrón, se encuentran y se aniquilan, liberando energía. La materia oscura es eléctricamente neutra, lo que significa que cualquier partícula que la compone podría, en teoría, tener sus propias antipartículas.
El Telescopio Espacial James Webb de la NASA, que se muestra en esta ilustración artística, puede detectar la radiación térmica de las estrellas de neutrones, lo que indica la aniquilación de la materia oscura. NASA GSFC/CIL/Adriana Manrique Gutiérrez
Y, tal como ocurre con la aniquilación de materia ordinaria, cuando las partículas de materia oscura se encuentran, debería producirse la aniquilación de materia oscura, y las estrellas de neutrones podrían ser el entorno extremo ideal para tales interacciones.
La aniquilación se produce cuando una partícula y una antipartícula colisionan y se destruyen mutuamente. Esto es lo que ocurriría si la materia oscura fuera su propia antipartícula, como suele asumirse en los modelos de materia oscura más estudiados. La captura y aniquilación de la materia oscura en las estrellas de neutrones proporcionaría el calor que evitaría que la estrella se enfriara demasiado.
Esto significa que si las estrellas de neutrones pueden actuar como «trampas de materia oscura», podrían emitir una señal térmica. De detectarse, las estrellas de neutrones podrían actuar como «detectores rudimentarios de materia oscura», ayudando a los científicos a rastrear esta forma de materia, en gran medida invisible.
Una estrella de neutrones nace cuando una estrella con al menos ocho veces la masa del Sol agota el combustible para impulsar la fusión nuclear en su núcleo. Esto pone fin a la fuerza de presión de radiación que la ha mantenido contra la fuerza de su propia gravedad durante millones, a veces miles de millones, de años.
Un corte transversal de una estrella de neutrones llena de materia exótica de quarks. ¿Pero podrían estas estrellas muertas ocultar algo aún más exótico? Jyrki Hokkanen/CSC
Como resultado, el núcleo de la estrella colapsa, provocando una explosión de supernova. Esta onda expansiva arrastra las capas externas de la estrella moribunda, así como la mayor parte de su masa, dejando atrás un núcleo estelar con una masa de una a dos veces la del Sol, que colapsa hasta alcanzar una anchura de unos 20 kilómetros.
Comprimir un cuerpo equivalente a más de medio millón de Tierras en un cuerpo que cabría dentro de Chicago de forma natural tiene un efecto tremendo en el material del núcleo de la estrella. Los electrones y los protones colisionan, creando un mar de neutrones, partículas que normalmente solo se encuentran en el núcleo de los átomos. Este mar de neutrones, que conforma una estrella de neutrones, es tan denso que si una cucharada de él cayera sobre la Tierra, pesaría más de mil millones de toneladas. Eso es aproximadamente lo mismo que el Monte Everest.
Las estrellas de neutrones están hechas de la materia más densa del Universo conocido, por lo que los científicos creen que su atracción gravitatoria puede ser lo suficientemente fuerte como para retener la materia oscura, que, a pesar de no interactuar con la luz y la materia, sí interactúa con la gravedad.
Bell explica que se cree que la aniquilación de materia oscura ocurrió con frecuencia cuando el universo de 13.800 millones de años tenía menos de un segundo, pero se cree que es poco común en el universo moderno. Las únicas excepciones son las regiones con grandes cantidades de materia oscura.
Y si la materia oscura realmente puede acumularse en las profundidades de las estrellas de neutrones, Bell y sus colegas descubrieron que esto podría proporcionar el ambiente rico en materia oscura adecuado para permitir que se aniquile en el viejo universo.
«En última instancia, puede haber suficiente materia oscura en un área pequeña para que pueda ocurrir una aniquilación significativa de materia oscura en estas estrellas», dijo Bell.
Ilustración de una estrella de neutrones comparada con la isla de Manhattan. Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA.
Bell agregó que en los experimentos de materia oscura en laboratorios de la Tierra, los científicos buscan señales de partículas de materia oscura que interactúan con materia normal, pero las estrellas de neutrones tienen una ventaja natural en este sentido.
En el laboratorio, buscamos partículas de materia oscura que colisionen con núcleos atómicos. Pero si eso es posible, entonces la materia oscura también debería poder colisionar con neutrones y protones en estrellas de neutrones. Y las estrellas de neutrones tienen muchos neutrones.
En el estudio de las estrellas de neutrones y la materia oscura, la enorme gravedad de las estrellas de neutrones puede crear otra condición que haga aún más probable la autointeracción de partículas de materia oscura dentro de estas estrellas muertas.
La materia oscura se acelera a velocidades cercanas a la de la luz al caer en una estrella de neutrones. Esto es útil porque puede aumentar la velocidad de las interacciones, lo que potencialmente nos permite estudiar algunos tipos de interacciones de materia oscura que son casi imposibles de observar en experimentos en la Tierra.
La aniquilación de la materia oscura libera energía térmica en estas trampas estelares muertas, por lo que el equipo también analizó cuánto tardarían las estrellas de neutrones y la materia oscura atrapada en alcanzar un estado llamado «equilibrio térmico». Este es el punto en el que ambas sustancias alcanzan la misma temperatura y ya no pueden transferirse más calor entre ellas.
Este estudio demostró que una estrella de neutrones llena de materia oscura podría alcanzar el equilibrio térmico en tan solo 10.000 años, o en tan solo un año, según el modelo utilizado. En términos cósmicos, eso es solo un abrir y cerrar de ojos.
Para confirmar esta teoría, los investigadores necesitan medir la temperatura de las estrellas de neutrones. Descubrir que estas estrellas extremadamente muertas son más calientes de lo esperado confirmaría que las partículas de materia oscura se están aniquilando en sus núcleos. Sin embargo, tal descubrimiento no sería fácil, ya que solo las estrellas de neutrones más viejas y frías emiten radiación térmica que no es suprimida por otras radiaciones. Esto requeriría el instrumento de observación más potente que la humanidad haya lanzado jamás al espacio: el Telescopio Espacial James Webb.
(Izquierda) Impresión artística de la distribución de la materia oscura en una estrella de neutrones (derecha). Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA/VOLKER SPRINGEL, INSTITUTO MAX PLANCK DE ASTROFÍSICA
Las estrellas de neutrones que más nos interesan son muy frías y difíciles de observar. La temperatura de estas estrellas produce radiación infrarroja cercana que posiblemente podría ser observada por el Telescopio Espacial James Webb (JWST).
La falta de comprensión de la naturaleza de las estrellas de neutrones puede significar que este modelo de aniquilación oscura sería más fácil de probar en el tipo de restos estelares que quedan después de la muerte de estrellas más pequeñas como el Sol: enanas blancas.
Las estrellas de neutrones serían eficaces para capturar materia oscura debido a su extrema densidad. Sin embargo, también son estrellas relativamente poco conocidas. Ideas similares podrían aplicarse a otras estrellas que conocemos mejor, como las enanas blancas.
Si la teoría es correcta, no sólo arrojará luz sobre la materia oscura, sino que también ayudará a los científicos a comprender mejor la evolución de las estrellas de neutrones.
La materia oscura puede ser capturada por las estrellas y acumularse en su interior. Si esto ocurre, también puede interactuar consigo misma y aniquilarse, liberando energía que calienta la estrella.
«Enanas oscuras» puede parecer el nombre de una nueva raza de habitantes de la Tierra Media adoradores de Sauron, pero en realidad son un nuevo tipo de cuerpo estelar que se cree que existe en el centro de las galaxias. La investigación del equipo se publicó en la Revista de Cosmología y Física de Astropartículas (JCAP) en 2025.
El prefijo «oscuro» no se refiere al Señor Oscuro, sino a la materia oscura, una sustancia misteriosa que constituye el 85 % de la materia del universo. Esta forma de materia permanece prácticamente invisible porque no interactúa con la luz, pero sí con la gravedad.
Una nueva investigación sugiere que las enanas marrones, también conocidas como «estrellas fallidas», podrían actuar como trampas gravitacionales para la materia oscura, provocando que este material exótico interactúe entre sí. Esto libera energía, calentando estas estrellas fallidas y convirtiéndolas de enanas marrones en estrellas oscuras. Y cuanta más materia oscura acumulan estas enanas oscuras, más energía emiten en su lado oscuro.
Si esta idea es correcta y las enanas oscuras efectivamente habitan el centro de la Vía Láctea y otras galaxias donde la materia oscura es más común, da a los científicos una fuerte pista acerca de qué partículas hipotéticas no descubiertas podrían componer esta misteriosa forma de materia.
Ilustración de dos enanas marrones con la nube molecular de Perseo como telón de fondo. Robert Lee
Esto se debe a que solo ciertas partículas de materia oscura interactúan entre sí y se autodestruyen, liberando energía. Quizás el ejemplo más llamativo de estas partículas autointeractuantes sean las partículas masivas de interacción débil (WIMP).
«La materia oscura interactúa gravitacionalmente, por lo que puede ser capturada por las estrellas y acumularse en su interior», explicó Jeremy Sackstein, miembro del equipo de la Universidad de Hawái. «Si esto ocurre, también puede interactuar consigo misma y aniquilarse, liberando energía que calienta la estrella».
Las enanas marrones se han ganado el desafortunado apodo de «estrellas fallidas» porque, aunque se forman como estrellas a partir de una nube de gas y polvo en colapso, no logran acumular suficiente masa para iniciar la reacción de fusión entre hidrógeno y helio en sus núcleos.
Este proceso alimenta estrellas de la secuencia principal como el Sol. Las enanas marrones brillan tenuemente debido a la fusión nuclear que se produce en su interior y a que colapsan bajo su propia gravedad. Pero en el centro de las galaxias, estas estrellas fallidas podrían tener una fuente de energía alternativa.
«Las enanas oscuras son objetos con una masa muy baja, aproximadamente el 8% de la masa del Sol», explicó Sackstein. «Estos objetos acumulan materia oscura, lo que les permite convertirse en enanas oscuras».
La materia oscura interactúa gravitacionalmente, pero no con otra materia, lo que le permite precipitarse hacia el centro de las galaxias sin encontrar mucha resistencia. Esto significa que el centro de las galaxias es rico en materia oscura y, por lo tanto, es el lugar más probable para encontrar enanas oscuras.
«Cuanta más materia oscura haya alrededor, más se podrá capturar», dijo Sackstein. «Y cuanta más materia oscura haya dentro de una estrella, más energía se producirá al aniquilarse».
La materia oscura solo puede alimentar a las enanas oscuras interactuando consigo misma. Incluso si estas interacciones son raras o débiles (lo que explica por qué aún no las hemos detectado), donde la materia oscura está comprimida gravitacionalmente, como en el núcleo de una enana marrón, podrían volverse frecuentes.
Ilustración de materia oscura envolviendo una estrella «enana oscura». Robert Lee
Por lo tanto, la existencia de enanas oscuras podría descartar candidatos a materia oscura que no interactúen, así como partículas demasiado ligeras. Entre estas podrían incluirse los axiones, el principal candidato actual a materia oscura.
«Para que existan enanas oscuras, la materia oscura debe estar compuesta de WIMP, o cualquier partícula pesada que interactúe entre sí tan fuertemente que produzca materia visible», dijo Sackstein.
Por supuesto, todo esto sería pura especulación si el equipo no pudiera encontrar una forma de detectar enanas oscuras y distinguirlas de las enanas marrones, que no utilizan materia oscura, o de las estrellas ordinarias.
Los investigadores proponen un marcador químico específico que podría ser un signo revelador de las enanas oscuras: el isótopo litio-7, que se quema fácilmente y, por lo tanto, es absorbido rápidamente por las estrellas normales.
«Había varios marcadores, pero propusimos el litio-7 porque sería un efecto realmente único», dijo Sackstein. «Así que, si se pudiera encontrar un objeto que pareciera una enana oscura, se podría buscar este litio, porque no estaría allí si fuera una enana marrón o algo similar».
El equipo cree que telescopios potentes como el Telescopio Espacial James Webb (JWST) de la NASA ya son capaces de detectar enanas oscuras frías y tenues.
Sackstein sostiene que si se descubre una enana oscura en el centro de la Vía Láctea, sería una evidencia «bastante convincente» de que las WIMP son partículas de materia oscura.
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«Con candidatos a materia oscura ligera como el axión, no creo que se obtenga algo parecido a una enana oscura. No se acumulan dentro de las estrellas», dijo el investigador. «Si encontramos una enana oscura, sería una prueba contundente de que la materia oscura es pesada e interactúa fuertemente consigo misma, pero solo débilmente con la materia ‘normal’. Esto incluye las clases WIMP, pero también otros modelos más exóticos».
«Observar una enana oscura no nos da una conclusión definitiva de que la materia oscura sea una WIMP, pero significaría que es una WIMP o algo que se comporta como una WIMP en todos los aspectos».
¿Interactúa la materia oscura consigo misma? La respuesta podría estar en vastos cúmulos de galaxias en colisión.
Se sabe que la materia oscura es asocial: se niega a interactuar con la luz y la materia «normal», lo que la hace prácticamente invisible. Sin embargo, los científicos no están seguros de si la materia oscura interactúa consigo misma.
Si las partículas que componen la materia oscura interactúan entre sí, colisionando e incluso destruyéndose, un nuevo estudio sugiere que los cúmulos de galaxias podrían utilizarse como colisionadores naturales de materia oscura. Este método de detección de materia oscura se basaría en el encuentro y la colisión de dos grupos de galaxias tan vastos.
Dado que estos cúmulos de galaxias están llenos de materia oscura, los astrónomos podrían estudiar estos sitios de colisiones cósmicas para detectar posibles indicios de interacción de la materia oscura consigo misma. La investigación del equipo se publicó en abril de 2024 en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
“Los cúmulos de galaxias también están dominados por materia oscura”, afirmó Jacqueline McCleary, profesora adjunta de física en la Universidad Northeastern. “Entre el 80 % y el 90 % de su masa es materia oscura, y cuanto más masivo es el objeto, más rápido se mueven las partículas de materia oscura que lo componen. En esencia, estamos estudiando colisiones a energías muy altas”.
Esta falta de interacciones es una de las razones por las que la materia oscura es tan difícil de comprender. A pesar de constituir más del 80 % del universo material y ejercer una atracción gravitatoria que literalmente impide que las galaxias se separen, la materia oscura es prácticamente invisible porque no interactúa con la luz. Asimismo, las partículas de materia oscura se deslizan a través de las partículas de materia como fantasmas cósmicos.
La ilustración muestra una galaxia enredada en una red cósmica de materia oscura invisible. Robert Lee
Estas propiedades antisociales llevaron a los científicos a comprender que la materia oscura no podía estar compuesta de átomos compuestos de electrones, protones y neutrones que interactúan con la luz y entre sí. Esto dio inicio a la búsqueda de partículas candidatas adecuadas para la materia oscura.
«Todo en el universo está compuesto de partículas, ondas y campos, por lo que la suposición inicial es que la materia oscura debe ser una partícula», dijo McCleary. «La pregunta es qué tipo de partícula es, porque el concepto de ‘partícula’ es muy vago».
Las candidatas a estas partículas van desde las hipotéticas «partículas masivas de interacción débil» (WIMPS, por sus siglas en inglés) hasta los «objetos masivos compactos de halo» (MACHO, por sus siglas en inglés), pasando por diminutas partículas casi sin masa llamadas axiones o neutrinos estériles. Incluso los diminutos agujeros negros resultantes del Big Bang, llamados agujeros negros primordiales, se consideran candidatos a materia oscura.
El problema es que todos estos sospechosos son indetectables y, por lo tanto, siguen siendo frustrantemente hipotéticos.
La naturaleza fantasma de la materia oscura significa que no podemos simplemente cargar partículas de materia oscura en un acelerador de partículas en la Tierra, como el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), para chocarlas y determinar su composición.
Si bien el LHC ha desvelado algunos secretos del llamado «modelo estándar de física de partículas» al dividir protones y observar las corrientes de partículas resultantes, la materia oscura que se encuentra más allá de ese modelo parece estar fuera del alcance del acelerador de partículas más potente del mundo.
La única forma en que podemos inferir la presencia de materia oscura es observando la única interacción en la que parece estar involucrada. La materia oscura tiene masa y, por lo tanto, curva el espacio-tiempo (la unificación de cuatro dimensiones del tiempo y el espacio), lo que le otorga una influencia gravitatoria.
Una vista del cúmulo de galaxias Abell 1689, que muestra galaxias púrpuras y estrellas brillantes que revelan grandes cantidades de materia oscura. NASA
Esta influencia puede controlar el movimiento de la materia ordinaria y la luz, y podemos detectarla. Gracias a este enfoque indirecto, sabemos que las galaxias están rodeadas de vastos halos de materia oscura, y que esta también existe en grandes cantidades cerca de sus núcleos.
Los científicos también sugieren que la agrupación de galaxias en vastos cúmulos se debe a poderosas hebras de materia oscura invisible que se extienden por el universo como una red invisible tejida por una araña cósmica. Esta red cósmica también ayuda a las galaxias individuales a ganar masa y crecer, ya que su atracción gravitatoria atrae la materia ordinaria.
McCleary y sus colegas han propuesto abandonar el acelerador de partículas artificial en favor de uno natural. Razonan que si los cúmulos de galaxias y la materia oscura que contienen colisionan con suficiente fuerza, podrían ocurrir interacciones detectables de materia oscura, siempre que la materia oscura realmente interactúe consigo misma.
Estas interacciones pueden ser simples, como la colisión y el rebote de partículas de materia oscura, o pueden resultar en la aniquilación mutua y la liberación de energía. Cuando partículas y antipartículas, como un electrón y su antipartícula, el positrón, se encuentran, se aniquilan mutuamente, liberando la energía que contienen. Algunos modelos de materia oscura sugieren que esta es su propia antipartícula, lo que significa que una forma de interacción podría ser la autoaniquilación, que ocurre cuando dos partículas de materia oscura se encuentran.
Para probar esta idea, el equipo creó simulaciones de colisiones de cúmulos de galaxias en computadoras lo suficientemente potentes como para analizar las colisiones hasta las interacciones entre partículas. Esto requirió programar las simulaciones utilizando modelos físicos de cómo interactúan las estrellas, el gas y la materia oscura.
Utilizando esta y otras simulaciones similares, los científicos podrán construir una hoja de ruta para observar colisiones reales de partículas de materia oscura. A partir de esto, los investigadores podrán recopilar pistas que les ayudarán a determinar algunas de las características básicas que debería tener una hipotética partícula de materia oscura. Esto podría reducir el rango de posibles partículas de materia oscura.
«Si se puede medir alguna autointeracción o establecer un límite superior, se excluyen o se admiten clases de partículas que podrían ser materia oscura», dijo McCleary. «Si se mide alguna autointeracción, se introduce una clase diferente de partículas. Se admite una clase diferente de teorías».
«Este artículo también sugiere que si se estudia un conjunto de, digamos, 100 cúmulos de galaxias en fusión, se tiene la posibilidad de medir la autointeracción de la materia oscura hasta cierto umbral».
A primera vista, parece contradictorio, porque siempre queremos obtener una respuesta afirmativa: ¿Qué es? —concluyó McCleary—. Pero en este caso, nos vemos obligados a preguntar: ¿Qué no es? Es un proceso de eliminación.
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