La sincronización del púlsar sugiere un ‘subhalo’ de materia oscura cercano

Un grupo de astrónomos estadounidenses podría haber descubierto la primera evidencia de un subhalo de materia oscura acechando más allá de nuestro vecindario estelar. Al publicar sus hallazgos en Physical Review Letters, un equipo dirigido por Sukanya Chakrabarti, de la Universidad de Alabama en Huntsville, sugiere que una masa invisible de materia oscura podría estar atrayendo sutilmente a los púlsares cercanos. De confirmarse, el resultado podría arrojar nueva luz sobre la naturaleza esquiva de la materia oscura y su distribución por nuestra galaxia.

Estructuras de materia oscura

A pesar de no haber sido observada directamente, los astrónomos estiman que la materia oscura constituye alrededor del 85 % de la masa total del universo. Según los mejores modelos cosmológicos disponibles, este material invisible forma vastos y difusos «halos» que envuelven por completo los discos planos de galaxias como la Vía Láctea. Estos halos, a su vez, deberían estar poblados por numerosas estructuras más pequeñas conocidas como subhalos de materia oscura.

Si las predicciones teóricas son correctas, estos subhalos deberían ser abundantes en toda la galaxia. Sin embargo, incluso con masas que potencialmente superan decenas de millones de veces la del Sol, su limitada influencia gravitacional sobre la materia visible los ha hecho extremadamente difíciles de detectar.

Uso de púlsares como relojes cósmicos precisos

Para buscar estas esquivas estructuras, Chakrabarti y sus colegas recurrieron a los púlsares: estrellas de neutrones altamente magnetizadas y de rápida rotación que emiten potentes rayos de radiación electromagnética desde sus polos magnéticos. Dado que el eje magnético de un púlsar suele estar desalineado con su eje de rotación, estos rayos trazan trayectorias circulares en el cielo. Si dicho rayo cruza periódicamente la línea de visión de la Tierra, el púlsar parece pulsar con una regularidad asombrosa, lo que convierte a los púlsares en unos de los relojes naturales más precisos del universo.

Crucialmente, si un púlsar se está acelerando hacia o desde la Tierra, la sincronización de estos pulsos se desplazará ligeramente, lo que permitirá a los astrónomos medir su aceleración con notable precisión. En su estudio, el equipo analizó datos de sincronización de un sistema binario de púlsares poco común, junto con púlsares solitarios cercanos. En ausencia de cualquier influencia externa, la sincronización del sistema binario indicaría una órbita elíptica estable, gobernada únicamente por la gravedad mutua de las estrellas.

Evidencia de un objeto masivo invisible

En cambio, los investigadores encontraron evidencia de que los movimientos de los púlsares estaban siendo distorsionados por una fuente adicional de masa, alejándolos sutilmente de sus trayectorias esperadas. Posteriormente, el equipo buscó exhaustivamente estrellas, nubes de gas u otra materia ordinaria en la región que pudieran explicar la anomalía, utilizando datos de Gaia y estudios de hidrógeno atómico y molecular, pero no encontró candidatos plausibles.

A partir de la magnitud de la distorsión, dedujeron que un objeto invisible con una masa de aproximadamente decenas de millones de masas solares debía ser el responsable. Dicho objeto encajaría perfectamente con las expectativas teóricas de un subhalo de materia oscura y se encontraría a tan solo unos miles de años luz del Sol, una distancia relativamente corta a escala galáctica.

Incertidumbres y trabajos de seguimiento futuros

Por ahora, persiste una incertidumbre significativa sobre si la señal constituye realmente el descubrimiento de un subhalo de materia oscura. Los sistemas binarios de púlsares son poco comunes, y probablemente se necesitarán líneas de evidencia independientes antes de poder ampliar la búsqueda de estas estructuras.

Aun así, el equipo espera que sus resultados representen un primer paso prometedor hacia el mapeo de la subestructura de materia oscura en la Vía Láctea y, en última instancia, hacia la comprensión de por qué la forma dominante de materia del universo ha seguido siendo tan frustrantemente difícil de precisar.

Con información de Physical Review Letters