La materia oscura podría no interactuar con fuerzas distintas a la gravedad

Hace tres años, un equipo internacional de investigadores liderado por Durham pensó que habían logrado un gran avance al identificar finalmente qué es la materia oscura. Las observaciones con el Telescopio Espacial Hubble parecían mostrar que una galaxia en el cúmulo Abell 3827, aproximadamente a 1.300 millones de años luz de la Tierra, se había separado de la materia oscura que la rodeaba.

Tal desplazamiento se predice durante las colisiones si la materia oscura interactúa con fuerzas distintas de la gravedad, lo que podría proporcionar pistas sobre qué podría ser la sustancia. La orientación aleatoria a la que se ve el cúmulo Abell 3827 desde la Tierra permite realizar mediciones altamente sensibles de su materia oscura.

Sin embargo, el mismo grupo de astrónomos ahora dice que los nuevos datos de observaciones más recientes muestran que la materia oscura en el cúmulo Abell 3827 no se ha separado de su galaxia después de todo. La medida es consistente con que la materia oscura solo siente la fuerza de la gravedad.

El autor principal, el doctor Richard Massey, del Centro de Astronomía Extragaláctica de la Universidad de Durham, señala: «La búsqueda de materia oscura es frustrante, pero eso es ciencia. Cuando los datos mejoran, las conclusiones pueden cambiar. Mientras tanto, la caza continúa para que la materia oscura revele su naturaleza. Mientras la materia oscura no interactúe con el Universo a su alrededor, nos está costando trabajo descubrir qué es».

El universo está compuesto por aproximadamente el 27% de materia oscura, y el resto consiste en gran medida en la energía oscura igualmente misteriosa. La materia normal, como los planetas y las estrellas, contribuye con un 5% relativamente pequeño del Universo. Se cree que hay unas cinco veces más materia oscura que todas las demás partículas entendidas por la ciencia, pero nadie sabe qué es.

Sin embargo, la materia oscura es un factor esencial de cómo se ve el Universo hoy en día, ya que, sin el efecto restrictivo de su gravedad adicional, las galaxias como nuestra Vía Láctea se lanzarían en pedazos al girar. En este último estudio, los investigadores utilizaron el 'Atacama Large Millimeter Array' (ALMA) en Chile, Sudamérica, para ver el clúster Abell 3827.

ALMA recogió la luz infrarroja distorsionada de una galaxia de fondo no relacionada, revelando la ubicación de la materia oscura que de otro modo sería invisible en su estudio anterior. La coautora de investigación, la profesora Liliya Williams, de la Universidad de Minnesota, apunta: «Obtuvimos una visión de mayor resolución de la galaxia distante usando ALMA, que incluso con el Telescopio Espacial Hubble. La verdadera posición de la materia oscura se volvió más clara que en nuestras observaciones anteriores».

Si bien los nuevos resultados muestran que la materia oscura permanece con su galaxia, los investigadores dicen que no necesariamente significa que la materia oscura no interactúa. La materia oscura podría interactuar muy poco, o esta galaxia en particular podría estar moviéndose directamente hacia nosotros, por lo que no esperaríamos ver su materia oscura desplazada lateralmente, agrega el equipo.

En los últimos dos años, se han expuesto varias teorías nuevas de la materia oscura y muchas han sido simuladas en la Universidad de Durham utilizando supercomputadoras de gran potencia. Robertson, coautor del trabajo, y con base en el Instituto de Cosmología Computacional de la Universidad de Durham, agrega: «Las diferentes propiedades de la materia oscura dejan signos reveladores».

«Seguiremos buscando que la naturaleza haya hecho el experimento que necesitamos y que lo veamos desde el ángulo correcto. Una prueba especialmente interesante es que las interacciones de la materia oscura hacen que los agregados de materia oscura sean más esféricos. Es lo siguiente que vamos a buscar», añade.

Para medir la materia oscura en cientos de cúmulos de galaxias y continuar esta investigación, la Universidad de Durham acaba de ayudar a construir el nuevo telescopio SuperBIT, que obtiene una vista despejada al elevarse por encima de la atmósfera de la Tierra bajo un globo de helio gigante.

La investigación fue financiada por la Royal Society y el Consejo de Instalaciones de Ciencia y Tecnología en Reino Unido y la agencia del espacio estadounidenses, la NASA. Los hallazgos de este trabajo se detallan en un artículo que se publica en la revista 'Monthly Notices' de la 'Royal Astronomical Society'.