La materia oscura experimenta fuerzas más allá de la gravedad

Además de la gravedad, la materia oscura siente otras fuerzas que, aunque subdominantes, ofrecen nuevos conocimientos cruciales sobre la naturaleza de este elusivo componente del universo. Un estudio liderado por el Instituto de Astrofísica de Canarias concluye que la materia oscura no se comporta como describe el paradigma dominante, que afirma que las partículas de materia oscura solo interactúan entre sí y con la materia ordinaria a través de la gravedad. El estudio, realizado con datos del telescopio espacial Hubble, se publicó en la revista Astrophysical Journal Letters y cuenta con la coautoría de los investigadores del IAC y de la Universidad de La Laguna (ULL), Jorge Sánchez Almeida e Ignacio Trujillo, con la colaboración de Ángel Plastino, de la Universidad del Noroeste de la provincia de Buenos Aires (Argentina). La comunidad científica sabe desde hace décadas que más del 85% de la materia del Universo no emite ningún tipo de radiación, por eso se la llama materia oscura, aunque algunos investigadores sugieren que podría ser más apropiado el término "materia invisible". Pero, ¿cómo estudiar algo que no emite radiación? La respuesta está en observar los movimientos de la materia ordinaria (es decir, estrellas y gas) bajo su influencia. Los astrónomos han podido determinar que la materia oscura es necesaria en grandes cantidades, influyendo sobre la materia conocida principalmente a través de la fuerza gravitatoria. Por este motivo, durante las últimas cuatro décadas, la hipótesis fundamental ha sido que la materia oscura está compuesta por partículas con masa pero sin otras propiedades, es decir, sin interacciones entre ellas ni con otra materia conocida más allá de la fuerza de la gravedad. Este modelo de materia oscura se conoce como materia oscura fría sin colisiones. Explica muy bien el efecto de la materia oscura en la formación de estructuras en el Universo, pero no resuelve el misterio fundamental que plantea la materia oscura, es decir, ¿qué es y cómo encaja su existencia dentro del modelo de partículas conocido? El estudio del IAC rechaza la idea de que la materia oscura solo interacciona a través de la gravedad y se ha llevado a cabo con una nueva técnica que analiza la distribución de la luz observada en galaxias de muy baja masa, objetos con apenas unos pocos miles de estrellas, informa este organismo en un comunicado. En los últimos años, el estudio de las propiedades de las galaxias de baja masa, tanto su estructura como su número, ha ganado atención en la comunidad científica porque el modelo de materia oscura fría sin colisiones no parece explicar por completo este tipo de galaxias. Hasta ahora, ninguno de los estudios previos había podido rechazar de forma concluyente el modelo simple de materia oscura, ya que los efectos de la materia ordinaria sobre las propiedades de las galaxias son significativos y compiten con los efectos de la materia oscura. Sin embargo, el estudio del IAC va un paso más allá. Los investigadores del IAC se centraron en un tipo muy específico de galaxias en las que la comunidad científica considera que los efectos de la materia ordinaria no juegan ningún papel en la conformación de las galaxias. Estas galaxias enanas ultra débiles, con un millón de veces menos estrellas que nuestra Vía Láctea, sirven como laboratorios ideales para explorar la naturaleza de la materia oscura. "Utilizando una novedosa técnica basada únicamente en la distribución de estrellas, hemos podido rechazar el modelo de materia oscura fría sin colisiones con una alta significación estadística", explica Jorge Sánchez Almeida. Y añade que "este trabajo, por tanto, proporciona una sólida base observacional desde la que explorar modelos de materia oscura más complejos y reafirma a la astrofísica como una ciencia de vanguardia para comprender las propiedades íntimas de la materia que compone la mayor parte del Universo". El estudio ha determinado que la materia oscura parece interactuar de una forma que va más allá de lo que supone el modelo cosmológico actual, en el que las partículas de materia oscura solo interactúan entre sí a través de la gravedad. Este nuevo estudio sugiere que la materia oscura hace algo más. Por ejemplo, si estuviera hecha de partículas, estas colisionarían entre sí como bolas de billar. En el modelo aceptado de materia oscura sin colisiones, una atravesaría a la otra sin notarlo. Para llegar a esta conclusión, los investigadores descubrieron que la distribución de estrellas en estas galaxias enanas ultradébiles, en lugar de acumularse hacia el centro, permanece constante. Si esto ocurre es porque "algo" ha interactuado con ellas para cambiar su curso, y ese algo es la materia oscura, que, contrariamente a las creencias anteriores, es la responsable de la forma de los halos de estas galaxias. "Uno de los aspectos más fascinantes de este estudio es que todas las galaxias estudiadas tienen una distribución estelar idéntica. Parece que las galaxias han olvidado su propia historia. Esto solo se puede entender bien si la materia oscura ha borrado el pasado de estas galaxias, lo que indica que su naturaleza íntima es mucho más compleja de lo previsto", dice Trujillo.