Un nuevo tipo de materia oscura podría dejarse ver mediante ondas gravitacionales

Un nuevo tipo de materia oscura, que se comporta como ondas invisibles que rebotan alrededor de las galaxias, incluida nuestra propia Vía Láctea, podría ser descubierto empleando un avanzado detector de ondas gravitacionales.

Un grupo de científicos de la Universidad de Cardiff, en Reino Unido, sostiene que una nueva clase de materia oscura podría ser detectada mediante el análisis de ondas gravitacionales. Con ese objetivo, los investigadores ya están utilizando un potente y avanzado detector, que incorpora un interferómetro láser. El estudio ha sido publicado recientemente en la revista Nature.

Según una nota de prensa, tradicionalmente se creía que la materia oscura, que aunque todavía no ha podido ser observada se sabe que constituye aproximadamente el 85% de toda la materia del universo, estaba compuesta por partículas elementales pesadas. Sin embargo, como todavía no ha podido ser detectada los científicos están ampliando poco a poco sus concepciones y considerando otras alternativas.

Ondas invisibles

Una de las posibilidades, que constituiría un nuevo tipo de materia oscura, se encuentra en un concepto que se ha denominado campo escalar. De acuerdo a esta hipótesis, la materia oscura estaría conformada por ondas invisibles que rebotan en las inmediaciones de las galaxias, incluyendo por supuesto a la Vía Láctea. Los científicos británicos creen que las ondas gravitacionales podrían revelar a ese tipo de materia oscura.

Para lograr este objetivo, están utilizando el detector GEO 600, desarrollado por Reino Unido y Alemania. Se trata de un interferómetro laser altamente sensible, que se empleó para producir gran parte de la tecnología necesaria para detectar ondas gravitacionales. Ahora, se está usando por primera vez para intentar resolver el misterio de la materia oscura.

La nueva técnica

La interferometría es un método de medición que aplica el fenómeno de interferencia de las ondas, ya sea que se trate de ondas de luz, radio, sonido o gravitacionales. ¿Cómo funciona? Dos rayos de luz, o generalmente un rayo desdoblado en dos, conforman un patrón de interferencia donde se superponen los dos rayos.

Como la longitud de onda del rayo visible es extremadamente corta, pueden detectarse pequeños cambios en las diferencias de las trayectorias ópticas, o sea la distancia recorrida entre los dos rayos, al producirse notables variaciones en el patrón de interferencia. Debido a estas características, la interferometría óptica se ha transformado en una técnica de medición de enorme valor desde hace más de cien años: además, últimamente su precisión se ha mejorado claramente con la aplicación del láser.

En el interior de un interferómetro láser, dos haces de luz rebotan entre espejos antes de encontrarse en un detector. Gracias a esto, los científicos pueden medir con absoluta precisión la desincronización existente entre ambos rayos de luz, que funciona como un indicador de cualquier perturbación que encuentren los rayos. De esa forma pueden detectar las ondas gravitacionales, y ahora también quizás la materia oscura.

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¿El fin del misterio sobre la materia oscura?

Según explicaron los científicos, las vibraciones de los espejos colocados en instrumentos como el detector GEO600 perturbarían a los rayos de luz de una forma particular, que sería característica de la nueva clase de materia oscura y que marcaría una diferencia en cuanto a la identificación de las ondas gravitacionales. Los investigadores creen que serían capaces de detectarla mediante esta técnica, en función de las propiedades exactas de este tipo de materia oscura conocido como campo escalar.

Aunque los detectores fueron creados originalmente para buscar ondas gravitacionales, los especialistas sostienen que pueden ser muy útiles para descubrir finalmente a la materia oscura. El efecto gravitacional de este tipo de materia en los objetos de todo el universo es evidente, por eso los científicos están convencidos de su existencia. Por ejemplo, esta materia invisible puede explicar los giros y la formación de las galaxias, entre otros importantes aspectos.

Referencia

Direct limits for scalar field dark matter from a gravitational-wave detector. Vermeulen, S.M., Relton, P., Grote, H. et al. Nature (2021). DOI:https://doi.org/10.1038/s41586-021-04031-y