Con objeto de comprender la materia oscura la comunidad científica está buscando hasta debajo de las piedras hasta que encuentre (o descarte) todos los lugares donde pueda estar escondida. La colaboración European Pulsar Timing Array (EPTA) ha eliminado de la lista un rincón previamente inexplorado de las posibilidades de la fase materia oscura mediante el seguimiento de los púlsares de la Vía Láctea.

Los púlsares son estrellas de neutrones que giran rápidamente y emiten hasta varios cientos de destellos electromagnéticos por segundo, como si fueran los tics de un reloj. La regularidad de estos destellos rivaliza con la precisión de los mejores relojes atómicos, lo que convierte a los púlsares en cronómetros cósmicos ideales.

Sin embargo, las distorsiones del espacio-tiempo causadas por las ondas gravitacionales que pasan entre los púlsares y la Tierra afectan a la regularidad de estos tics, permitiendo que una red de púlsares seleccionados pueda actuar como un detector de ondas gravitacionales; un detector del tamaño de una galaxia. La viabilidad de esta técnica se ha demostrado recientemente, capturando la señal de fondo de ondas gravitacionales del Universo utilizando una serie de 67 púlsares de la Vía Láctea.

La colaboración EPTA decidió comprobar la posibilidad de que los púlsares también puedan actuar como detectores de materia oscura. Específicamente, los investigadores buscaron materia oscura ultraligera, la candidata a materia oscura de menos masa, de la que se predice que estaría distribuida de manera no uniforme en toda nuestra galaxia.

Las acumulaciones de partículas crean pozos de potencial gravitacional locales que oscilan en profundidad con un período que depende de las masas de las partículas. Para acumulaciones de materia oscura lo suficientemente grandes, esta oscilación induciría variaciones pequeñas, pero mensurables, en los tiempos de llegada de los pulsos electromagnéticos, imprimiendo un patrón periódico secundario encima de la señal del púlsar.

Al no encontrar un patrón así en los datos de 25 púlsares, la colaboración EPTA ha establecido un límite superior a la posible densidad de materia oscura ultraligera con masas de partículas de 10^-24,0 a 10^-23,3 eV. Si bien los resultados dejan abierta la posibilidad de que existan partículas de materia oscura ultraligeras de mayor masa en la Vía Láctea, dichas partículas podrían constituir, como máximo, entre el 60% y el 70% de la materia oscura de nuestra galaxia, según el análisis de la colaboración.

Referencia:

Clemente Smarra et al. (European Pulsar Timing Array) (2023) Second Data Release from the European Pulsar Timing Array: Challenging the Ultralight Dark Matter Paradigm Phys. Rev. Lett. 131, 171001 doi: 10.1103/PhysRevLett.131.171001

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