Desafío a los agujeros negros como explicación de la materia oscura

Los detectores de ondas gravitacionales LIGO y Virgo han detectado una población de agujeros negros masivos cuyo origen es uno de los mayores misterios de la astronomía moderna.

Por dpa/EP

Un equipo de científicos del proyecto OGLE del Observatorio Astronómico de la Universidad de Varsovia presentó los resultados de casi 20 años de observaciones. Los resultados fueron publicados en «Nature» y «Astrophysical Journal Supplement Series».

Varias observaciones astronómicas indican que la materia ordinaria, que podemos ver o tocar, comprende solo el 5% de la masa total y el presupuesto energético del Universo. En la Vía Láctea, por cada 1 kg de materia ordinaria en las estrellas, hay 15 kg de «materia oscura», que no emite luz e interactúa solo por medio de su atracción gravitatoria.

«La naturaleza de la materia oscura sigue siendo un misterio. La mayoría de los científicos creen que está compuesta de partículas elementales desconocidas», dijo en un comunicado el Dr. Przemek Mróz del Observatorio Astronómico de la Universidad de Varsovia, autor principal de ambos artículos. «Desafortunadamente, a pesar de décadas de esfuerzos, ningún experimento, incluidos los experimentos realizados con el Gran Colisionador de Hadrones, ha encontrado nuevas partículas que podrían ser responsables de la materia oscura».

Desde la primera detección de ondas gravitacionales de un par de agujeros negros fusionados en 2015, los experimentos LIGO y Virgo han detectado más de 90 eventos de este tipo. Los astrónomos notaron que los agujeros negros detectados por LIGO y Virgo suelen ser significativamente más masivos (20-100 masas solares) que los conocidos previamente en la Vía Láctea (5-20 masas solares).

«Explicar por qué estas dos poblaciones de agujeros negros son tan diferentes es uno de los mayores misterios de la astronomía moderna», enfatizó el Dr. Mróz.

Una posible explicación postula que los detectores LIGO y Virgo han descubierto una población de agujeros negros primordiales que pueden haberse formado en el Universo muy temprano. Desde la primera detección de ondas gravitacionales, cada vez más científicos han estado especulando con que dichos agujeros negros primordiales pueden comprender una fracción significativa, si no toda, de la materia oscura.

En un nuevo artículo de la serie de suplementos de The Astrophysical Journal, los astrónomos del proyecto OGLE (Optical Gravitational Lensing Experiment) presentan los resultados de un seguimiento fotométrico de casi 20 años de casi 80 millones de estrellas situadas en una galaxia cercana, la Gran Nube de Magallanes, en búsqueda de fenómenos de microlente gravitacional. Los datos analizados se recopilaron durante la tercera y cuarta fase del proyecto OGLE, de 2001 a 2020.

«La microlente se produce cuando tres objetos (un observador en la Tierra, una fuente de luz y una lente) se alinean de forma prácticamente ideal en el espacio», explica el profesor Andrzej Udalski, investigador principal del proyecto OGLE. «Durante un fenómeno de microlente, la luz de la fuente puede desviarse y magnificarse, y observamos un brillo temporal de la luz de la fuente».

El segundo artículo, publicado en Nature, analiza las consecuencias astrofísicas de los hallazgos.

«Si toda la materia oscura de la Vía Láctea estuviera compuesta por agujeros negros de 10 masas solares, deberíamos haber detectado 258 eventos de microlente. Para agujeros negros de 100 masas solares, esperábamos 99 eventos de microlente. Para agujeros negros de 1000 masas solares, 27 eventos de microlente», explicó el Dr. Mróz.

En cambio, los astrónomos de OGLE han encontrado solo 13 eventos de microlente. Su análisis detallado demuestra que todos ellos pueden explicarse por las poblaciones estelares conocidas en la Vía Láctea o la propia Gran Nube de Magallanes, no por los agujeros negros.

«Nuestras observaciones indican que los agujeros negros primordiales no pueden comprender una fracción significativa de la materia oscura y, al mismo tiempo, explicar las tasas de fusión de agujeros negros observadas medidas por LIGO y Virgo. Los resultados que obtuvimos permanecerán en los libros de texto de astronomía durante las próximas décadas», dijo el profesor Udalski.