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¿Dónde está la materia oscura? Busque planetas sospechosamente cálidos

¿Dónde está la materia oscura? Busque planetas sospechosamente cálidos

¿Y la materia oscura?

Nos estamos bañando un universo incierto. Los astrofísicos generalmente aceptan que alrededor del 85 por ciento de toda la masa del universo proviene de partículas exóticas, aún hipotéticas, llamadas materia oscura. Nuestra galaxia, la Vía Láctea, que aparece como un disco plano brillante, vive en una esfera enorme de la materia, un halo, que se vuelve especialmente denso hacia el centro. Pero la propia naturaleza de la materia oscura dicta que es esquiva. No interactúa con fuerzas electromagnéticas como la luz, y cualquier choque potencial con la materia es raro y difícil de detectar.

Los físicos hacen caso omiso de esas probabilidades. Ellos tienen detectores diseñados en la Tierra hechos de chips de silicio, o baños de argón líquido, para capturar esas interacciones directamente. Han mirado cómo la materia oscura puede afectar las estrellas de neutrones. Y lo están buscando mientras flota junto a otros cuerpos celestes. «Sabemos que tenemos estrellas y planetas, y están salpicados por todo el halo», dice. Rebecca Leane, físico de astropartículas del SLAC National Accelerator Laboratory. «Simplemente moviéndose a través del halo, pueden interactuar con la materia oscura».

Por esa razón, Leane sugiere que los busquemos en la vasta colección de exoplanetas de la Vía Láctea, o fuera de nuestro sistema solar. Específicamente, cree que deberíamos usar grandes conjuntos de gigantes gaseosos, planetas como nuestro propio Júpiter. La materia oscura puede quedar atrapada en la gravedad de los planetas, como en arenas movedizas. Cuando eso sucede, las partículas pueden colisionar y aniquilarse, liberando calor. Ese calor puede acumularse para hacer que el planeta esté muy caliente, especialmente aquellos cerca del centro denso de una galaxia. En abril, Leane y su coautor, Juri Smirnov de la Universidad Estatal de Ohio, publicado un papel en Cartas de revisión física que propuso que medir una serie de temperaturas de exoplanetas hacia el centro de la Vía Láctea podría revelar este rastro revelador de materia oscura: calor inesperado.

Su artículo se basó en cálculos, no en observaciones. Pero los picos de temperatura que predicen Leane y Smirnov son notablemente grandes, y pronto tendremos un termómetro de vanguardia: el nuevo James Webb Telescopio espacial se espera que se lance este otoño. El JWST es un telescopio infrarrojo y el telescopio espacial más poderoso jamás construido.

«Es un enfoque muy sorprendente e inventivo para detectar la materia oscura», dice José Bramante, físico de partículas de la Queen’s University y el McDonald Institute en Ontario, que no formó parte del estudio. Bramante ha estudiado previamente la posibilidad de detectar materia oscura en planetas. Él dice que la detección de planetas inusualmente calientes apuntando hacia el centro de la Vía Láctea «sería una firma humeante muy convincente de materia oscura».

Han pasado menos de 30 años desde que los astrónomos detectaron los primeros exoplanetas. Debido a que son mucho más tenues que las estrellas que orbitan, son difíciles de ver por sí mismas; por lo general se revelan con solo apenas oscureciendo la luz de esas estrellas. Los astrónomos también encuentran y evalúan exoplanetas con trucos como micro-lente. (La gravedad de una estrella distorsiona nuestra visión de la luz de otra estrella, y un planeta entre las dos crea una señal en que efecto.) El recuento de exoplanetas ahora se encuentra en 4.375, pero algunos 300 mil millones podría estar ahí fuera.

La materia oscura generalmente se mueve libremente entre estas islas de materia «normal», lo que significa que se desliza por los objetos sin interactuar. Pero cuando una partícula de materia oscura empuja partículas ordinarias como los protones, se ralentiza un poco. «Al igual que las bolas de billar», dice Leane. “Simplemente entra, literalmente lo golpea y luego rebota. Pero puede rebotar con menos energía «.

Acumular una cantidad suficiente de estas colisiones las ralentiza demasiado para escapar de la gravedad de un planeta. Los físicos esperan que cuando ocurra esta «dispersión» y captura, las partículas de materia oscura puedan colisionar y aniquilarse entre sí. La materia oscura, que alguna vez fue energética, se descompone en otras partículas y calor. «Cuando chocan entre sí», dice Leane, «pone energía en los planetas».