Anillos Einstein: "anomalías" podrían revelar nueva física

Descubrir los secretos de la materia oscura es crucial para comprender el universo, ya que constituye el 85% del mismo y es invisible para nuestros métodos de detección. Por este motivo, medir directamente la materia oscura, que solo conocemos indirectamente por sus efectos gravitatorios en objetos astronómicos como los cúmulos de galaxias, es uno de los Santos Griales de la física moderna. De hecho, nuestras observaciones del universo no tendrían sentido sin la materia oscura. Pero ¿qué es realmente esta enigmática materia que ha desconcertado a los físicos durante décadas?

Ahora, un nuevo estudio de los "anillos de Einstein" de luz de un universo lejano, llevado a cabo por Alfred Amruth de la Universidad de Hong Kong y publicado en Nature Astronomy, podría ayudar a resolver el misterio de la materia oscura.

Los principales contendientes para la materia oscura: los axiones y los WIMP

En concreto, la investigación aporta pruebas directas de que la materia oscura podría estar formada por partículas hipotéticas ultraligeras conocidas como axiones, que actúan acumulativamente como ondas, a diferencia de otros modelos que sugieren que este material no identificado está compuesto por partículas más pesadas, las partículas masivas de interacción débil (WIMP), que no muestran el comportamiento ondulatorio.

"En nuestro trabajo, ponemos a prueba por primera vez una predicción hecha por la materia oscura similar a las ondas", aseguró Amruth a Gizmodo. "Esta es una predicción única de la materia oscura ondulatoria, y utilizamos la predicción de Einstein de la lente gravitacional como nuestra herramienta", agregó.

En busca de comprender un viejo dilema de la astronomía de por qué los objetos con lente, como las galaxias y los cuásares, fluctúan en brillo, los investigadores analizaron la luz curvada alrededor de las imágenes de HS 0810+2554, un cuásar lejano descubierto en 2002 por el telescopio espacial Hubble, y descubrieron la presencia de materia oscura en forma de onda.

El modelo axiónico, ¿el camino a seguir?

En particular, los científicos descubrieron que el modelo axiónico, que debería actuar más como ondas, no mostró anomalías en el brillo observado del cuásar, mientras que el modelo basado en WIMP, que debería actuar más como partículas discretas, sí presentó ciertas anomalías y no pudo reproducir completamente el sistema del cuásar.

"Creemos que se trata de una prueba bastante sólida que indica algo sobre la naturaleza de la materia oscura, sobre todo porque utiliza la técnica de lentes gravitacionales", explicó Amruth a Vice.

"Las otras observaciones astronómicas, por lo general, están sujetas a muchas más incertidumbres, pero la lente gravitacional es una prueba muy específica de la distribución de la masa en un sistema. Dado que la materia oscura solo interactúa a través de la gravedad (y quizá también de la fuerza débil en algunos modelos), esta es una de las pruebas más puras que se pueden hacer para investigar la naturaleza de la materia oscura", agregó.

Estos hallazgos nos acercan un poco más a comprender la verdadera naturaleza de la materia oscura y nos indican que quizás el modelo axiónico sea el camino a seguir. Además, de acuerdo con el equipo de Amruth, un modelo de materia oscura basado en el axión también predice con mayor precisión muchos otros efectos astronómicos observados, lo que podría, según Amruth, insinuar la existencia de una nueva física más allá de nuestras teorías actuales.

HS 0810+2554 es un excelente ejemplo del efecto causado por la curvatura del espaciotiempo descrito en la Teoría General de la Relatividad de Einstein. Cuando la luz de una fuente detrás de un objeto masivo, como una galaxia, se curva, se forma un anillo de objetos deformados llamado "anillo de Einstein".

Editado por Felipe Espinosa Wang.