Un análisis estadístico de 740 explosiones de supernovas mostró que los agujeros negros no pueden representar más del 40 por ciento del volumen de materia oscura en el Universo, lo que a su vez introduce otro clavo en el ataúd de la teoría de los objetos halo compactos astrofísicos masivos. Según esta teoría, los agujeros negros primordiales pueden ser la fuente de materia oscura. La observación de dos científicos estadounidenses de la Universidad de California en Berkeley arroja dudas sobre esta teoría.
En febrero de 2016, los científicos del Observatorio de Ondas Gravitacionales Interferométricas Láser (LIGO) anunciaron una nueva era en astronomía. Los investigadores han descubierto por primera vez ondas gravitacionales predichas creadas por un par de agujeros negros en colisión. Aparte de la naturaleza asombrosa del descubrimiento en sí, el descubrimiento de las ondas gravitacionales ha revivido la vieja teoría de que la materia oscura es un derivado de los objetos de halo compactos astrofísicos masivos (MACHO), objetos ultradensos que no emiten luz.
Según las suposiciones modernas, la materia oscura puede representar hasta el 85 por ciento del volumen de toda la materia del Universo, pero los físicos aún no han descubierto esta materia, por lo que no saben qué es. El tema de la existencia de materia oscura atrajo una discusión activa en torno a sí mismo después de que la astrónoma estadounidense Vera Rubin en los años 70, al estudiar las curvas de rotación de las galaxias, revelara discrepancias entre el movimiento circular predicho de las galaxias y el movimiento observado (las estrellas en el borde de las galaxias deberían girar más lento que las que están más cerca al centro galáctico, pero la observación mostró que la velocidad de rotación de las estrellas externas e internas era en realidad la misma). Este hecho, conocido como "problema de rotación de galaxias", se ha convertido en una de las principales evidencias de la existencia de materia oscura. Sin embargo, la cuestión de siqué materia oscura queda y permanece abierta.
Durante las próximas décadas, se han propuesto muchos candidatos para el papel de la materia oscura. Hoy en día, las más populares son partículas como axiones o partículas que interactúan débilmente. Sin embargo, los objetos (en particular los agujeros negros) propuestos varias décadas antes por la teoría MACHO fueron considerados como la principal fuente de materia oscura. Según esta teoría, la materia oscura en realidad está formada por partículas bariónicas (partículas de materia ordinaria que se pueden ver) que se mueven en el espacio interestelar, no están asociadas a ningún sistema planetario y prácticamente (o completamente) no emiten ninguna energía. Según la teoría, los MACHO pueden representar estrellas de neutrones, enanas marrones, planetas huérfanos y agujeros negros primordiales que aparecieron poco después del Big Bang.
En los 90, la teoría de los objetos MACHO pasó de moda. Los científicos han centrado su búsqueda de la fuente de materia oscura en las partículas, pero el reciente descubrimiento de LIGO ha reavivado el interés por los agujeros negros como posible explicación de la materia oscura invisible.
Dado que los objetos MACHO, según la teoría, no emiten ninguna energía, para el observador estos objetos serán "oscuros", es decir, invisibles. En base a esto, los investigadores esperaban detectarlos utilizando el efecto de microlente gravitacional. Este es el fenómeno de curvatura de las ondas de luz del objeto observado en relación con el observador debido al campo gravitacional muy poderoso de objetos muy densos y masivos ubicados entre el objeto observado y el observador. Este efecto puede aumentar significativamente el brillo de estrellas muy distantes de nosotros y permitirnos ver aquellos objetos que no pueden verse con los métodos tradicionales de observación ordinarios. El papel de las lentes gravitacionales puede ser jugado, por ejemplo, por galaxias, cúmulos galácticos y también agujeros negros.
Los físicos Miguel Tsumalakraregi y Urosh Selyak de la Universidad de California, Berkeley, han realizado análisis de datos sofisticados de 740 explosiones de supernovas, explosiones de estrellas extremadamente brillantes, para rastrear la contribución de los agujeros negros primordiales a la curvatura y amplificación de la luz de las supernovas. Los astrónomos suelen utilizar las explosiones de supernovas para medir distancias en el universo, porque estos objetos tienen un brillo increíble, que disminuye muy lentamente, lo que permite realizar cálculos. La investigación se publica en la revista Physical Review Letters.
Los científicos asumieron que una desviación en el brillo de varias décimas de porcentaje, que indica el efecto de la microlente en los agujeros negros y se explica por la masa de materia oscura invisible, se encontraría en al menos 8 de las 740 supernovas observadas. Sin embargo, los científicos no han encontrado una sola desviación que indique microlente en un agujero negro.
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Los hallazgos del estudio no excluyen a los agujeros negros como fuentes de materia oscura, pero limitan significativamente su contribución a su volumen dentro del Universo. Se estima que incluso si los agujeros negros contribuyen a los fenómenos asociados con la materia oscura, no es más del 40 por ciento. Según los autores, ya tienen y aún no han publicado los resultados de un análisis más completo, que cubrió más de 1.000 supernovas y los obliga a reducir aún más esta cifra, hasta un máximo del 23 por ciento.
“Volvemos a las discusiones habituales nuevamente. ¿Qué es la materia oscura? Parece que no tenemos buenas opciones. Este es un desafío para las próximas generaciones”, dice el profesor Urog Selyak.
