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Una hipótesis poco convencional para tratar de capturar la materia oscura

Dos investigadores plantean que una pequeña parte de la materia oscura tiene una diminuta carga eléctrica, algo que justificaría también el descubrimiento de la estrella más antigua del universo

El radiotelescopio EDGES, en Australia, detectó una señal del amanecer cósmico que ha generado una nueva hipótesis sobre la naturaleza de la materia oscura. En vídeo, el director del proyecto, Peter Kurcynzski, explica el funcionamiento de EDGES.

“Esto es un poco como cuando pierdes las llaves en casa, las buscas por todos los sitios razonables y si no la encuentras, acabas buscándola en el frigorífico, aunque te parezca extraño”, explica Julián Muñoz. El investigador de la Universidad de Harvard en Cambridge, Massachusetts (EE UU) es uno de los autores de un trabajo reciente que trata de entender la naturaleza de la materia oscura, uno de los grandes misterios para la física del último siglo. La observación de movimiento de las galaxias ha confirmado una y otra vez que no se mueven como deberían si solo tuviesen la masa que vemos con nuestros telescopios. Para que su rotación sea coherente con nuestras teorías gravitatorias, deben contener otra sustancia mucho más abundante que la materia visible, pero por el momento, pese a los millones de euros invertidos en la búsqueda, no ha sido posible detectar las partículas que la componen.

La propuesta poco convencional de búsqueda de Muñoz y su colega Abraham Loeb, también de Harvard, tiene su origen en una extraña observación conocida este mismo año. Un grupo de investigadores liderado por Judd Bowmnan, de la Universidad Estatal de Arizona (EE UU), había instalado una antena de radio bautizada como EDGES en una región remota de Australia para buscar la radiación producida durante la ignición de las primeras estrellas del universo. Las teorías cosmológicas indican que en aquel momento de iluminación, el hidrógeno comenzó a absorber la radiación circundante en una longitud de onda de 21 centímetros, el equivalente a una frecuencia de 1.420 megahercios. Aquella radiación debería llegar a la Tierra en forma de ondas de radio de 100 megahercios, pero allí no había nada. Finalmente, cambiaron su modelo, que asumía un hidrógeno primigenio más caliente de lo que calculan las teorías más aceptadas. Así, alrededor de los 78 megahercios, encontraron la radiación que señalaba el nacimiento de la estrella más antigua que se conoce.

Después de años de búsqueda y millones de euros de inversión, aún no se ha capturado la partícula que compone la materia oscura

La hipótesis del equipo de Bowman para explicar su hallazgo, que ya ha sido cuestionada por varios científicos, también recibió una explicación en otro artículo publicado en Nature, la misma revista donde apareció la detección. Rennan Barkana, de la Universidad de Tel Aviv, planteaba que la interacción entre la materia oscura, mucho más fría que la convencional, hubiese enfriado aquel hidrógeno. En opinión de Muñoz, el modelo de Barkana “no puede existir en física de partículas”. Como alternativa, en un artículo publicado en Nature, plantea que esa menor temperatura se podría explicar si una parte de la materia oscura estuviese formada por partículas cargadas, con una carga diminuta. Esa carga sería tan pequeña, que no podría ser detectada por un acelerador de partículas, pero “el amanecer cósmico es un buen detector de partículas”.

Alberto Casas, investigador del Instituto de Física Teórica de Madrid (CSIC/UAM), considera que el planteamiento de Muñoz y Loeb es muy especulativo, pero también interesante, en parte porque se podrán poner a prueba de forma experimental. “Aunque no se pueda comprobar en aceleradores, al estar cargadas, estas partículas podrían dejar una huella en el fondo cósmico de microondas”, señala. No obstante, discrepa de Muñoz sobre la posibilidad de descartar las WIMP (Partículas Masivas de Interacción Débil) como candidatas a ser las partículas que forman la materia oscura. El investigador de Harvard cree que “están casi muerto”. Casas por su parte, reconoce que se han buscado ya en un rango energético amplio, “pero aún queda mucho espacio por barrer”.

Los experimentos en el futuro podrán determinar si existe una señal en el amanecer del universo que apunte a unas partículas de materia oscura con carga. Sin embargo, también existe la posibilidad de que la observación que dio lugar a este debate tenga su origen en un instrumento mal calibrado, algo que ha explicado hallazgos sensacionales y efímeros como el que encontró partículas que se desplazaban más rápido que la velocidad de la luz. Sven Heinemeyer, investigador del IFCA y el IFT, parece inclinarse por esa posibilidad y sobre la materia oscura cargada considera que “incluso si la observación es real y no solo una fluctuación en la medida, hay otras explicaciones más probables”. Como siempre, observaciones en el futuro, como las que planea realizar el radiotelescopio sudafricano HERA, decidirán qué hipótesis merecen la pena ser perseguidas.

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