El año pasado, los astrónomos consiguieron el mapa más completo de materia oscura a través de la historia del Universo.
El logro fue significativo, porque, aunque no podemos verla, la evidencia de la materia oscura está presente en todo el universo: a través de sus efectos sobre el espacio intergaláctico, los astrónomos han conseguido cartografiarla.
Sin embargo, cuando tratamos de detectar la materia oscura a escalas más pequeñas del universo, como su presencia en el seno de una galaxia, su influencia o huella en el espacio es mucho más pequeña y difícil de cartografiar.
Un equipo de astrónomos ha salido ahora al paso de esta limitación y propone una nueva técnica que podría descubrir dónde se oculta la materia oscura en nuestra Vía Láctea.
Creen que es posible descubrir una deformación en la luz de las estrellas de nuestro pequeño universo que pondría en evidencia el paso de la materia oscura por delante de ellas.
Los investigadores plantean la hipótesis de que, a medida que la materia oscura pasa frente a un objeto brillante, debería distorsionar su brillo, provocando que el objeto parece que se mueve, un efecto muy sutil a escala de una galaxia.
Siddharth Mishra-Sharma, de la Universidad de Nueva York, y sus colegas, creen haber encontrado la solución: proponen, en un artículo publicado en Physical Review D, un marco estadístico que añade esos sutiles cambios en el movimiento del las estrellas provocados por el paso de la materia oscura.
Ese marco estadístico emplea datos recopilados en mediciones de astrometría, que rastrean las posiciones y movimientos de estrellas y galaxias, según se explica en un artículo de la revista Physics.
De esta forma, los astrónomos pueden cartografiar las distribuciones de velocidad y aceleración de las estrellas de nuestra galaxia como espectros de frecuencia y descubrir que sus distribuciones varían según el tipo de materia oscura presente en el entorno galáctico.
La técnica también les permite usar asimetrías en las distribuciones, introducidas por el movimiento del Sol a través de la Vía Láctea, para separar una señal de materia oscura del ruido de fondo.
Experiencia testada
Los investigadores probaron su marco estadístico en un conjunto de datos del telescopio espacial Gaia de la Agencia Espacial Europea.
Si bien este conjunto de datos es actualmente demasiado ruidoso, esperan que los efectos de la materia oscura sean perceptibles en futuros conjuntos de datos de la sonda espacial Gaia, que creará un mapa tridimensional de las estrellas de nuestra galaxia extremadamente preciso.
También planean usar el método estadístico para buscar firmas de materia oscura en datos futuros de la próxima matriz de kilómetros cuadrados (SKA), que recopilará datos de miles de antenas individuales distribuidas en varios continentes con una sensibilidad muy superior (hasta 50 veces mayor) y un rendimiento 10.000 veces más rápido que los mejores telescopios actuales.
El equipo también buscará firmas de materia oscura en el seno de la Vía láctea a través del telescopio espacial romano Nancy Grace, que a partir de 2025 responderá a preguntas vitales, tanto en la detección de exoplanetas como en la investigación de la energía oscura.
Referencia
Power of halometry. Siddharth Mishra-Sharma, Ken Van Tilburg, and Neal Weiner. Phys. Rev. D 102, 023026; 22 July 2020. DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevD.102.023026