Detectan en la Vía Láctea una estructura invisible que podría revelar qué es la materia oscura

Por primera vez, un grupo de astrónomos ha logrado acotar las propiedades de un subhalo de materia oscura dentro de la Vía Láctea, utilizando para ello tanto púlsares binarios como solitarios.

Los subhalos son agrupaciones menores de materia oscura que se sitúan dentro de halos mayores que envuelven galaxias y cúmulos, estructuras invisibles cuya existencia se deduce exclusivamente por su influencia gravitatoria. La doctora Sukanya Chakrabarti, investigadora de la Universidad de Alabama en Huntsville (UAH) y coautora del estudio, ilustra esta idea mediante una imagen muy gráfica: «Imaginemos la galaxia como un pastelito, y los subhalos de materia oscura son como chispas de chocolate sobre él». A su juicio, esas chispas suponen una distorsión detectable en la estructura galáctica aparentemente uniforme.

Este avance científico se basa en investigaciones previas llevadas a cabo en la propia UAH, que forman parte del Sistema Universitario de Alabama, cuyo propósito ha sido siempre esclarecer la cantidad y localización de esta sustancia aún tan enigmática. Chakrabarti subraya que «nuestro objetivo principal al utilizar aceleraciones de púlsares siempre fue comprender la naturaleza de la materia oscura. Estos subhalos oscuros son la base de los modelos de materia oscura, y ahora creemos tener una forma de encontrarlos». Además, destaca que la nueva estimación de masa del subhalo es mucho más precisa que cualquier método desarrollado anteriormente.

La clave estructural de las galaxias

Los halos de materia oscura constituyen el armazón sobre el que se edifican las galaxias, de ahí que su estudio sea fundamental para entender tanto su formación como su evolución. La teoría cosmológica actual indica que los subhalos deberían abundar en galaxias como la Vía Láctea. Sin embargo, su detección directa ha resultado hasta ahora extremadamente difícil.

Chakrabarti remarca que «nuestra localización ahora es bastante precisa en las tres coordenadas, y futuras mediciones de aceleración mejorarán aún más la significancia de la masa». La localización a la que se refiere implica identificar zonas específicas dentro del halo galáctico donde los efectos de la materia oscura son más notorios, lo cual es esencial para distinguir su señal del ruido de fondo.

Este resultado ha sido posible gracias a un análisis pionero del exceso de potencia correlacionada en el campo de aceleración de púlsares binarios. Esta anomalía consiste en un patrón inesperado en la aceleración observada de estos objetos, que no se explica ni por la gravedad clásica ni por fuentes conocidas. Chakrabarti lo explica así: «El exceso de potencia se compone básicamente de las chispas de chocolate (los subhalos) que sobresalen del pastelito». Y añade que esa señal es «correlacionada» porque ha sido detectada en pares de púlsares, lo que proporciona una evidencia más sólida que si afectara a uno solo.

De la teoría a la detección

El estudio representa una evolución notable respecto a trabajos anteriores. En 2021, cuando la muestra disponible era mucho menor, el equipo solo podía medir el potencial galáctico liso. Ahora, gracias al crecimiento del número de púlsares estudiados y a la mejora en la precisión de las mediciones, se ha logrado observar directamente la influencia de los cúmulos de materia oscura. «A medida que obtengamos observaciones más precisas en el futuro, podremos realizar este análisis para encontrar subhalos de materia oscura también mucho más allá de la vecindad solar», afirma la investigadora.

Este progreso podría abrir la puerta a diferenciar entre los diversos modelos teóricos que intentan describir la materia oscura, cada uno de los cuales predice configuraciones distintas para estos subhalos. La caracterización de estas estructuras se presenta, por tanto, como una vía determinante para esclarecer la verdadera naturaleza de esta materia invisible.

Chakrabarti concluye señalando el siguiente paso en la investigación: «Creo que el siguiente paso es aumentar nuestra muestra de acelerómetros precisos para poder obtener más detecciones, también más precisas, de subhalos de materia oscura». Esta estrategia, afirma, permitirá discriminar entre modelos y abordar una de las cuestiones más fundamentales de la astrofísica moderna: qué es exactamente la materia oscura. «Este es uno de los problemas pendientes de la astronomía y lo ha sido durante el último siglo».