Se han observado estrellas moviéndose lentamente por las afueras de la Vía Láctea, una lentitud que, según los científicos, solo puede explicarse si nuestro mapa de galaxias con materia oscura es incorrecto. Las velocidades específicas de las estrellas en los bordes de estas galaxias han sido históricamente una prueba irrefutable de la presencia de materia oscura en ellas. Esto se debe a que los astrónomos pueden medir la «curva de rotación» de una galaxia, que representa las velocidades orbitales de las estrellas en función de su distancia al centro galáctico.
Si no existiera la materia oscura (y, por lo tanto, la influencia gravitacional), las estrellas comenzarían a desacelerarse a medida que se alejaban del centro de la galaxia. Sin embargo, en la década de 1960 y principios de la de 1970, los astrónomos Vera Rubin y Kent Ford observaron que las curvas de rotación de las galaxias eran planas. En otras palabras, el movimiento orbital de las estrellas no disminuía con la distancia. Mantenían su velocidad. Los científicos creen que la explicación es que las galaxias están rodeadas de halos de materia oscura. Se cree que estos halos son más densos en el centro de la galaxia; es la gravedad de esta materia oscura la que mantiene a las estrellas en movimiento.
Pero aquí está el asunto: dado que estamos ubicados dentro de nuestra galaxia y no tenemos una vista aérea de ella, medir la curva de rotación de nuestra Galaxia Láctea ha demostrado ser una tarea más desafiante.
Se necesita información precisa sobre la distancia para saber a qué distancia del centro galáctico se encuentran diversas estrellas en las afueras. En 2019, Anna-Christina Eilers, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), dirigió un equipo de investigación que utilizó la misión de medición estelar Gaia de la Agencia Espacial Europea para cartografiar las velocidades orbitales de estrellas a una distancia de hasta 80.000 años luz del centro galáctico. Como era de esperar, los investigadores encontraron una curva de rotación plana con una disminución de velocidad apenas perceptible solo para las estrellas más distantes de esta muestra. Los resultados del estudio se publicaron el 8 de enero de 2025 en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
La Vía Láctea, vista desde nuestra posición dentro de ella por la nave espacial Gaia. ESA/Gaia/DPAC; CC BY-SA 3.0 IGO.
Sin embargo, nuevos resultados que combinan las mediciones de Gaia con datos de APOGEE (Experimento de Evolución Galáctica del Observatorio Apache Point), un telescopio terrestre en Nuevo México, Estados Unidos, que mide las propiedades físicas de las estrellas para estimar con mayor precisión su distancia, han hecho posible medir la curva de rotación de la Vía Láctea para estrellas a distancias mucho mayores que nunca antes, hasta unos 100.000 años luz.
«Lo que realmente nos sorprendió fue que esta curva se mantuvo plana, plana a cierta distancia, y luego comenzó a descender bruscamente», declaró Lina Nesib, profesora asociada de física del MIT. «Esto significa que las estrellas exteriores giran ligeramente más lento de lo esperado, lo cual es un resultado muy inesperado».
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«A estas distancias, nos encontramos justo en el borde de la galaxia, donde las estrellas comienzan a desvanecerse», añadió Anna Froebel, del Instituto Tecnológico de Massachusetts, en la misma declaración. «Nadie ha estudiado cómo se mueve la materia en esta galaxia exterior, donde nos encontramos prácticamente en el vacío».
La disminución de la velocidad orbital a estas distancias indica que hay menos materia oscura en el centro de nuestra galaxia de lo esperado. El equipo de investigación describe el halo de materia oscura de la galaxia como un «núcleo», similar a una manzana. El equipo también argumenta que la gravedad de la materia oscura presente allí es insuficiente para extenderse hasta 100.000 años luz y mantener el movimiento de las estrellas a la misma velocidad.
«Esto contradice este resultado con otras mediciones», dijo Nesib. «Algo falla en algún punto, y será muy interesante determinar exactamente dónde, para obtener una imagen verdaderamente completa de la Vía Láctea».
El siguiente paso, según Necib, es utilizar simulaciones informáticas de alta fidelidad para modelar diferentes distribuciones de materia oscura dentro de nuestra galaxia y determinar cuál reproduce mejor la curva de rotación decreciente. Los modelos de formación de galaxias podrían entonces intentar explicar cómo la Vía Láctea adquirió su distribución única de materia oscura sin núcleo, y por qué otras galaxias no la adquirieron.
Un tenue resplandor en la Vía Láctea podría ser un rastro de materia oscura. El misterio centenario de la materia oscura, que se creía que mantenía unidas a las galaxias, ha recibido una pista moderna.
Los científicos dicen que pueden estar un paso más cerca de confirmar la existencia de esta esquiva sustancia gracias a nuevos modelos que sugieren que el tenue brillo en el centro de la Vía Láctea podría ser una señal largamente buscada de materia oscura.
La materia oscura, que constituye aproximadamente el 27 % de toda la materia del universo, sigue siendo uno de los mayores misterios de la cosmología. No absorbe ni refleja la luz, lo que la hace completamente invisible a los telescopios. A pesar de décadas de experimentos, desde detectores de partículas subterráneos hasta observatorios espaciales en órbita, los científicos aún no la han detectado directamente. Sin embargo, los nuevos modelos informáticos desarrollados por el equipo de Mourou podrían acercarnos un paso más a la resolución de este misterio. Los resultados se presentaron en un artículo publicado el 16 de octubre de 2025 en la revista Physical Review Letters.
Los hallazgos sugieren que la materia oscura cerca del centro de la Vía Láctea podría no formar una esfera perfecta, como se creía durante mucho tiempo. En cambio, parece aplanada, casi ovalada, una forma que se asemeja mucho al patrón de los misteriosos rayos gamma observados por el Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi de la NASA.
Esto confirma los resultados de la investigación iniciada en 2008, cuando el telescopio Fermi detectó por primera vez un amplio y difuso resplandor de luz de alta energía cerca del núcleo galáctico, que se extendía aproximadamente 7000 años luz. La señal era mucho más brillante de lo que los modelos existentes podían explicar.
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Algunos científicos han sugerido que estos rayos podrían ser un subproducto de colisiones y aniquilaciones de partículas invisibles de materia oscura, conocidas como WIMP (abreviatura de «partículas masivas de interacción débil»). Otros argumentan que se originan en remanentes estelares de rápida rotación, conocidos como púlsares de milisegundos: antiguas estrellas de neutrones de rápida rotación que emiten rayos de radiación como faros cósmicos.
La teoría del púlsar tenía sentido porque la radiación gamma parecía plana y convexa, como la región central estelar de la Vía Láctea. Si la materia oscura estuviera detrás del brillo, los científicos esperarían un patrón más uniforme y redondeado.
Esta panorámica abarca 300 años luz a través del núcleo de nuestra galaxia, la Vía Láctea. ¿Podría haber rastros de materia oscura en algún lugar? NASA
Mourou y su equipo decidieron poner a prueba ambas ideas. Utilizando potentes supercomputadoras, reconstruyeron la formación de la Vía Láctea, incluyendo miles de millones de años de violentas colisiones y fusiones con galaxias más pequeñas. Los investigadores descubrieron que estos violentos eventos dejaron profundas huellas en la distribución de la materia oscura en el núcleo de la galaxia.
Según el nuevo estudio, dada esta compleja historia, el halo de materia oscura simulado ya no parece esférico. En cambio, adquiere una forma aplanada y ovalada, en consonancia con el patrón de rayos gamma observado por el telescopio Fermi.
Los datos obtenidos sugieren que la materia oscura sigue siendo un sólido candidato para ser la fuente del misterioso brillo de la Vía Láctea. Sin embargo, los investigadores afirman que esto no descarta por completo la existencia de púlsares. Ambas posibilidades, concluyen los científicos, son ahora prácticamente indistinguibles.
Si el exceso realmente surge de colisiones de materia oscura, sería la primera evidencia indirecta de la existencia de partículas WIMP, uno de los principales candidatos a materia oscura.
Las respuestas definitivas podrían surgir a finales de la década de 2020, cuando el Observatorio del Telescopio Cherenkov (CTAO) comience a escanear el cielo desde sus dos emplazamientos en Chile y España. Según los investigadores, esta instalación podrá observar rayos gamma con una resolución mucho mayor que Fermi, lo que podría ayudarles a distinguir entre enjambres de púlsares de alta energía y partículas de materia oscura aniquiladoras de baja energía.
Mourou añadió que las observaciones de rayos gamma de galaxias enanas más pequeñas que orbitan la Vía Láctea, cuyos núcleos también albergan densos cúmulos de materia oscura, podrían profundizar en ambas posibilidades. Los científicos están convencidos de la existencia de la materia oscura. La búsqueda de su detección sigue siendo, sin duda, uno de los retos más complejos y apasionantes de la física moderna.
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