Los detectores de las ondas gravitacionales podrían desvelar el misterio de la materia oscura

Los mismos instrumentos usados en el descubrimiento de las ondas gravitacionales, podrían ayudar a desvelar los secretos de la materia oscura, un componente aún no observado del Universo.

 

Este es el resultado de una investigación liderada por Emanuele Berti, profesor asociado de Física y Astronomía de la Universidad de Mississippi, que se publica en 'Physical Review Letters'.

 

La naturaleza de la materia oscura sigue siendo desconocida, pero los científicos estiman que es cinco veces más abundante que la materia ordinaria en todo el Universo.

 

"La naturaleza de la materia oscura es uno de los mayores misterios de la Física", dijo Berti. "Es notable que ahora podamos hacer física de partículas --investigar lo 'muy pequeño'-- mirando la emisión de ondas gravitacionales de los agujeros negros, los objetos más grandes y más simples del universo".

 

Este estudio detalla los cálculos de los científicos, que trabajan en Alemania, Francia, Italia, Portugal y los Estados Unidos, y que muestran que los interferómetros de onda gravitacional pueden ser utilizados para detectar indirectamente la presencia de materia oscura.

 

Los cálculos muestran que ciertos tipos de materia oscura podrían formar nubes gigantes alrededor de agujeros negros astrofísicos. Si las partículas escalares ultraligeras existen en la naturaleza, agujeros negros de giro rápido desencadenarían el crecimiento de tales "condensados" escalares a expensas de su energía rotatoria, produciendo una nube que gira alrededor del agujero negro, girando ahora más lentamente y que emite ondas gravitacionales, casi como un faro gigante en el cielo.

 

"Una posibilidad es que la materia oscura consiste en campos escalares similares al bosón de Higgs, pero mucho más ligeros que los neutrinos", dijo Pani. "Este tipo de materia oscura es difícil de estudiar en aceleradores de partículas, como el Gran Colisionador de Hadrones en el CERN, pero puede ser accesible a los detectores de ondas gravitacionales".

 

El equipo dirigido por Brito estudió las ondas gravitacionales emitidas por el sistema "agujero negro más nube". Dependiendo de la masa de las partículas hipotéticas, la señal es lo suficientemente fuerte como para ser detectada por el Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO), con instrumentos en Louisiana y Washington, y su contraparte europea Virgo, así como por la futura misión espacial Laser Interferometer Space Antena.

 

"Sorprendentemente, las ondas gravitatorias de fuentes que son demasiado débiles para ser individualmente detectables pueden producir un fuerte fondo estocástico", dijo Brito. "Este trabajo sugiere que un análisis cuidadoso del fondo en los datos de LIGO puede descartar --o detectar-- la materia oscura ultraligera por interferometros de la onda gravitacional.