El debate actual sobre la naturaleza de la materia oscura se sostiene en la contraposición de una teoría con base en partículas masivas de interacción débil y otra que se apoya en los axiones.
Los ‘anillos de Einstein’ nos acercan a resolver el debate sobre la materia oscura
Cúmulo de galaxias SDSS J1038+4849 tomada con el Telescopio Espacial Hubble
NASA / ESA
Un equipo internacional de astrofísicos, dirigidos por la Universidad de Hong Kong, China, utilizó la flexión de la luz, provocada por lentes gravitacionales de galaxias distantes, y los ‘anillos de Einstein’ para contribuir a la comprensión de la naturaleza de la materia oscura. Los resultados de este estudio se publicaron, este jueves, en Nature Astronomy.
La mayor parte de la materia que constituye la masa del universo es ‘oscura’, ya que no absorbe ni refleja la luz, y solo es detectada por su efecto gravitatorio. La mayoría de las galaxias distantes parecen estar rodeadas por un halo de esta sustancia misteriosa que provoca la flexión de la luz, creando anillos brillantes alrededor de ellas. Este fenómeno es denominado ‘anillos de Einstein’ porque se explica mediante la teoría de relatividad general y puede ser provocado por la materia oscura.
El equipo de investigación observó el sistema HS 0810+2554, en el que se veían copias del mismo objeto de fondo alrededor de la galaxia de lente en primer plano, y obtuvo anomalías en las imágenes de las lentes que solo podían explicarse considerando una naturaleza ondulatoria de la materia oscura.
Estos resultados, finalmente, inclinaron la balanza en favor de la teoría que explica la naturaleza de la materia oscura a partir de unos bosones ultraligeros (casi desprovistos de masa). Estos bosones, llamados axiones, manifiestan como ondas su interferencia cuántica sobre la luz. En contraposición, la hipótesis alternativa se basa en la naturaleza discreta (en forma de partícula) de la energía oscura, siendo partículas extremadamente masivas que interactúan muy débilmente.
La investigación demostró la utilidad de los ‘anillos de Einstein’, que dejan firmas en las imágenes de las lentes gravitacionales múltiples de galaxias de fondo, para revelar si en la lente gravitacional de la galaxia de primer plano existe un halo de partículas discretas masivas o de axiones. La capacidad de los axiones para explicar las anomalías de las lentes y otras observaciones astrofísicas constituye todo un hito. Sin embargo, esto no significa el final del debate sobre la naturaleza de la materia oscura.
Las futuras investigaciones podrían estar dirigidas a probar la naturaleza ondulatoria de los axiones y medir potencialmente su masa. Una mejor comprensión de la materia oscura tendrá implicaciones para lo que sabemos sobre la física de partículas y el universo primitivo.