Si hay algo que los físicos creían tener claro sobre la materia oscura es que, al no emitir ningún tipo de radiación electromagnética, sus partículas no podían interactuar con las de la materia ordinaria, las que forman planetas, estrellas y galaxias, excepto a través de la gravedad.
Pero un nuevo estudio llevado a cabo por científicos de la Escuela Internacional Superior de Estudios Avanzados (SISSA), en Italia, ha hallado, por primera vez, evidencia de una interacción directa entre los dos tipos de materia.
En un artículo recién publicado en ‘Astronomy & Astrophysics’, en efecto, los investigadores sugieren que en el centro de las galaxias espirales existe una vasta región esférica formada mayoritariamente por partículas de materia oscura en
la que esas partículas interaccionan con las de materia ordinaria. Algo que entra en conflicto directo con las teorías dominantes.
En el estudio, dirigido por Gauri Sharma y Paolo Salucci, de SISSA, y por Glen Van der Vev, de la Universidad de Viena, los investigadores examinaron un gran número de galaxias, desde las más próximas a otras situadas a más de 7.000 millones de años luz de distancia.
Según los autores, esta nueva investigación representa un gran paso adelante en nuestra comprensión de la materia oscura, la escurridiza sustancia que los físicos persiguen sin éxito desde hace décadas. Al no emitir radiación alguna, la materia oscura no puede detectarse directamente con los telescopios. Pero los científicos saben que está ahí por los efectos gravitatorios que provoca en la materia ordinaria, que sí podemos ver. Cuatro veces más abundante que la materia que forma estrellas y galaxias, la materia oscura se considera como el ‘esqueleto’ del Universo. Sin ella, las galaxias y las grandes estructuras que observamos no podrían existir.
“Su presencia dominante en todas las galaxias -explica Gauri Sharma- surge del hecho de que las estrellas y el gas de hidrógeno se mueven como si estuvieran regidos por un elemento invisible”. Y hasta ahora, los intentos de observar ese ‘elemento’ se han centrado en galaxias cercanas.
Comparar con galaxias antiguas
“Sin embargo, prosigue la investigadora- en este estudio tratamos, por primera vez, de observar y determinar la distribución de la masa de las galaxias espirales con la misma morfología que las más cercanas, pero mucho más lejos, hasta una distancia de 7.000 millones de años luz. La idea es esencialmente que estos progenitores de las galaxias espirales como la nuestra podrían ofrecer pistas fundamentales sobre la naturaleza de la partícula que se supone que existe en el corazón de la misteriosa materia oscura”.
Paolo Salucci, por su parte, añade que “estudiando el movimiento de las estrellas en aproximadamente 300 galaxias distantes, descubrimos que estos objetos también tenían un halo de materia oscura y que, partiendo del centro de una galaxia, este halo tiene efectivamente una región en la que su densidad es constante”. Un rasgo, por cierto, que ya se había observado en estudios sobre galaxias cercanas, algunos de los cuales también fueron obra de SISSA.
Cada vez más grande
La nueva investigación ha revelado que esta región central tenía algo totalmente inesperado y no previsto en el llamado ‘modelo estándar de la Cosmología’. Para Sharma, “como resultado del contraste entre las propiedades de galaxias espirales cercanas y distantes, es decir, entre las galaxias actuales y sus
antepasados de hace siete mil millones de años, pudimos ver que no sólo existe un región inexplicable con una densidad constante de materia oscura, sino también que sus dimensiones aumentan con el tiempo, como si esas regiones estuvieran sujetas a un proceso de continua expansión y dilución.” Algo muy difícil de explicar si, tal y como predice la teoría actual, no existe interacción entre las partículas de materia oscura con las de materia ordinaria.
“En nuestra investigación -añade Sharma- ofrecemos evidencia de interacción entre materia oscura y materia ordinaria que, con el tiempo, construye lentamente una región de densidad constante desde el centro de la galaxia hacia el exterior”. Pero hay más.
“Sorprendentemente -explica Salucci- , esa región con densidad constante se expande con el tiempo. Es un proceso muy lento, pero inexorable. La explicación más simple es que al principio, cuando se formó la galaxia, la distribución de la materia oscura en el halo esférico coincide con la predicha por la teoría, con un pico de densidad en el centro. Más tarde, se forma el disco galáctico que caracteriza a las galaxias espirales, rodeado por un halo de partículas de materia oscura extremadamente densas. Con el paso del tiempo, el efecto de la interacción que proponemos significa que esas partículas fueron capturadas por las estrellas, o bien expulsadas hacia los confines exteriores de la galaxia. Este proceso crea una región esférica de densidad constante dentro del halo de materia oscura, con dimensiones que aumentan proporcionalmente con el tiempo y finalmente alcanzan las del disco estelar galáctico, como describimos en el artículo”.
“Los resultados del estudio -concluye Sharma- plantean preguntas importantes para escenarios alternativos que describen partículas de materia oscura (aparte de Lambda-CDM, la teoría dominante), como la Materia Oscura caliente, la Materia Oscura Interactiva y la Materia Oscura Ultraligera”.
Según los investigadores, las propiedades de las galaxias muy distantes en el espacio y el tiempo “ofrecen a los cosmólogos una verdadera puerta de entrada para entender por fin los misterios de la materia oscura”.
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