La Tierra atraviesa un huracán de materia oscura

Aunque podría parecer el argumento de una película de ciencia ficción, parece que la Tierra está atravesando un huracán de materia oscura. Pero, ¿cómo se puede sospechar siquiera que es así? A fin de cuentas, ni siquiera se sabe qué partícula podría ser la materia oscura…

Un huracán de materia oscura… ¿es posible?

La Tierra atraviesa un huracán de materia oscura

El anillo de oscuridad en este cúmulo galáctico, Cl 0024+17, podría indicar la presencia de materia oscura.
Crédito: NASA, ESA, M.J. Jee y H. Ford (Johns Hopkins University)

No podemos ver la materia oscura. Ni siquiera sabemos qué partícula podría ser la que cumpla esta función. Es más, no podemos interactuar con ella directamente. Nunca se ha detectado de forma directa. Su existencia siempre se ha deducido a partir de otros factores. Su presencia es necesaria para explicar, por ejemplo, el movimiento de estrellas y galaxias. El movimiento de las galaxias no se puede explicar si solo tenemos en cuenta la masa observable.

Esta es una de las señales de que hay algo más. Algo que no podemos ver. La materia oscura crea más gravedad e influye en galaxias y estrellas. Gracias a su efecto es posible, incluso, calcular cuánta materia oscura puede haber en un lugar. A grandes rasgos, y de manera simplificada, basta con comparar la diferencia entre el efecto de la masa observable y el que sería necesario para que la galaxia se mantenga unida por su propia gravedad.

Los científicos llevan mucho tiempo intentando detectar la materia oscura. Se esperaba que, quizá, experimentos como el Gran Colisionador de Hadrones pudiese dar alguna pista. Pero, por ahora, no ha sido así. Puede que nunca se llegue a detectar. También es posible que, simplemente, haya que esperar décadas para descubrir cuál es la partícula responsable. Por eso, un huracán de materia oscura resulta particularmente intrigante.

¿Cómo sabemos que estamos atravesando un huracán de materia oscura?

Este diagrama muestra las curvas de rotación de las estrellas en M33, una galaxia espiral. La escala vertical indica velocidad, y la horizontal distancia al núcleo de la galaxia. Aunque esperaríamos que las estrellas más lejanas se muevan más lento (como muestra la curva inferior), en realidad se mueven mucho más rápido (curva superior). Esa discrepancia entre ambas se puede explicar añadiendo una corona de materia oscura alrededor de la galaxia.
Crédito: Wikipedia

Pero si ni siquiera podemos ver la materia oscura, ¿cómo podemos saber que estamos atravesando un huracán de materia oscura? La pista está en el movimiento de las estrellas. Si los cálculos de los astrónomos son correctos, el Sistema Solar está atravesando un huracán de materia oscura que viaja a nuestro alrededor a 500 km/s (1 800 000 km/h). La sospecha parte de los datos proporcionados por el satélite GAIA.

Un grupo de científicos descubrió la presencia de una corriente de estrellas. Todo apunta a que son los restos de una galaxia enana que fue devorada por la Vía Láctea hace miles de millones de años. Se sabe de la existencia de muchas de estas corrientes en la galaxia. Pero S1, que es el nombre que recibe, es llamativa porque el Sistema Solar, y su entorno, está en medio de la trayectoria de sus 30 000 estrellas.

No hay de qué preocuparse. Ninguna de estas estrellas va a chocar con la nuestra. Tampoco suponen peligro alguno para el Sistema Solar. Al contrario, nos ofrecen una gran oportunidad de estudiar la materia oscura asociada con los restos de la antigua galaxia enana de la que proceden. En esta investigación han participado diversas instituciones, entre las que destaca la Universidad de Zaragoza, aquí en España.

Entendiendo el impacto de la materia oscura

Este concepto artístico de la Vía Láctea muestra cuál sería la posible distribución de la materia oscura a su alrededor. Está indicada como una corona de color azul oscuro.
Crédito: ESO/L. Calçada.

Los investigadores han intentado comprender qué señales podría dejar la materia oscura. ¿Cómo podríamos utilizar nuestros detectores para captar su presencia? Una posibilidad es las partículas masivas que interactúan débilmente (llamadas WIMPs por su nombre en inglés). Si existen, debería ser posible detectarlas por sus colisiones con electrones y núcleos atómicos. Algo que provocaría que las partículas cargadas en la Tierra se muevan.

Al hacerlo, emiten luz que podría ser captada por detectores de cristal o de xenón líquido. Los cálculos que han realizado indican que es poco probable que estos detectores capten algún efecto por el paso de S1 por nuestra región de la galaxia. Pero puede que, con tecnología más avanzada, sea posible detectar su presencia. Un detector de axiones, como el Axion Dark Matter Experiment (Experimento de axiones de materia oscura), sí podría lograrlo.

Los axiones, sin embargo, solo son hipotéticos. Si realmente existen, son 500 millones de veces más ligeros que un electrón. Podrían ser, de hecho, el principal componente de la materia oscura fría, uno de los tipos de materia oscura que se cree que podrían existir. Según los cálculos de Pierre Sikivie, un físico teórico, estas partículas ultraligeras, que no podemos ver, podrían convertirse en fotones. Para ello hace falta un campo magnético muy fuerte.

De momento hay que prestar atención

Imagen de la Tierra tomada por la cámara JunoCam.
Crédito: NASA / JPL / MSSS / Gerald Eichstädt

Todo apunta a que un detector de axiones es la mejor posibilidad de detectar algún tipo de señal de este huracán de materia oscura. Especialmente si está lo suficientemente fría, según comentan los investigadores. Si es así, y finalmente se descubre la masa de un axión, será posible realizar otros cálculos a partir de ahí. Se podrá determinar, por ejemplo, la velocidad de los componentes de S1. No solo eso, creen que sería bastante fácil hacerlo.

De momento, el Experimento de Axiones de Materia Oscura no ha realizado ninguna detección relacionada con este huracán de materia oscura. Pero saber qué buscar podría ayudar a los científicos en esa misión de determinar qué es la materia oscura. Si no se hace ninguna detección, se podrá mejorar la tecnología para seguir intentándolo en el futuro. Por ahora, toca esperar y prestar atención a sus esfuerzos.

El huracán de materia oscura, o S1 (como prefieras llamarlo), tardará mucho tiempo en abandonar nuestra región de la galaxia. Es decir, habrá muchas oportunidades de que nuestra tecnología pueda permitir descubrir qué partícula es la materia oscura. Así como, quizá, sus propiedades. Es una cuestión de tiempo y de mejor tecnología. La búsqueda de respuestas a las grandes preguntas de la ciencia continúa…

El estudio es C. O’Hare, N. Evans, V. Belokurov et al.; “Dark matter hurricane: Measuring the S1 stream with dark matter detectors”. Publicado el 7 de noviembre de 2018 en la revista Physical Review D. Puede ser consultado en arXiv.

Referencias: Science Alert

Alex Riveiro

Amante de la astronomía. Hablo de todo lo relacionado con el universo y sus conceptos de una manera amena y sencilla. Desde los púlsares hasta la historia de la astronomía en Al-Andalus.

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3 Respuestas

  1. Esto de la materia y energía oscura cada vez se parece más a la teoría del calórico y la del flogisto. Quizá sea un buen momento para empezar a considerar el modelo de ondas de Milo Wolff.

  2. Laura Céspedes dice:

    Muy buen artículo! Gracias por tu redacción….en lenguaje claro y ameno.

  3. Bondergirl dice:

    No me extrañaría ver metahumanos un día de estos.

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