¿Y si lo que detectó LIGO fue materia oscura?

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A finales del verano pasado, los detectores del observatorio LIGO detectaron la señal en forma de onda gravitacional de dos agujeros negros de unas 30 masas solares orbitando el uno al otro cada vez más próximos hasta que se fusionaban. Este tipo de agujeros negros podrían ser abundantes en el Universo, tanto que podrían ser en realidad la famosa materia oscura. Esta, al menos, es la idea que consideran Simeon Bird, de la Universidad Johns Hopkins (EE.UU.), y sus colegas en un artículo que publican en Physical Review Letters.

El equipo de Bird ha explorado esta posibilidad suponiendo que el ritmo de fusiones de agujeros negros de 30 masas solares ocupase el lugar de la materia oscura. Los resultados son consistentes con la tasa que se infiere de la observaciones de LIGO, pero es evidente que se necesitan muchos más datos para afirmar que la conexión entre agujeros negros y materia oscura es algo más que una idea.

La mayor parte de la materia del universo no puede ser vista por ningún tipo de telescopio ya que no emite ni absorbe ningún tipo de radiación. Sabemos de su existencia por los efectos que su gravedad provoca, por ejemplo, en la rotación y estructura de las galaxias pero no conocemos su composición, entre otras cosas, precisamente porque no interactúa con la radiación. Esto es a lo que se llama materia oscura.

Habitualmente se piensa que la materia oscura está formada de partículas microscópicas, pero existen ciertas teorías del universo primitivo que predicen la formación de agujeros negros que podrían actuar como los constituyentes de la materia oscura. El tamaño de estos agujeros primordiales podría estar entre las 20 y 100 masas solares.

Bird y sus colaboradores han considerado como hipótesis que el universo estuviese lleno de agujeros negros primordiales de 30 masas solares con una densidad consistente con los modelos de distribución de la materia oscura. Haciendo asunciones acerca de la concentración y velocidad de la materia oscura dentro de las galaxias, han calculado con qué frecuencia estos agujeros negros primordiales se acercan lo suficiente uno a otro como para terminar fusionándose. Es esta frecuencia de fusiones la que cuadra con la estimación hecha por los investigadores de LIGO, que encontraron que deberían producirse entre 2 y 53 fusiones al año por cada gigaparsec cúbico (el equivalente a mil millones de Vías Lácteas).

La idea es realmente atractiva. Sin embargo existen unas incertidumbres muy altas en los modelos de materia oscura, por lo que son necesarias muchas más observaciones de fusiones para encontrar señales de materia oscura concretas, como un porcentaje significativo en galaxias pequeñas.

Referencia:

Simeon Bierd et al (2016) Did LIGO Detect Dark Matter? Physical Review Letters doi: 10.1103/PhysRevLett.116.201301

Sobre el autor: César Tomé López es divulgador científico y editor de Mapping Ignorance

Este texto es una colaboración del Cuaderno de Cultura Científica con Next

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