Primer subhalo de materia oscura descubierto en la Vía Láctea

Las observaciones recientes, basadas en la medición detallada de las aceleraciones de púlsares binarios y solitarios distribuidos en la Vía Láctea, han permitido por primera vez a un grupo de astrónomos delimitar la ubicación y la masa de un subhalo de materia oscura en nuestra galaxia. Esta medición, mucho más precisa que los métodos empleados previamente, representa un avance en el entendimiento de la estructura y distribución de la materia invisible que compone la mayor parte del universo observable. Según informó el medio, los resultados de este hallazgo desafían los modelos teóricos consolidados y abren nuevas vías para investigar los misterios de la formación galáctica.

De acuerdo con lo publicado, los subhalos de materia oscura son pequeñas concentraciones de esta sustancia, que residen en el interior de un halo mayor que rodea la galaxia y que solo pueden identificarse a través de sus efectos gravitacionales. La doctora Sukanya Chakrabarti, de la Universidad de Alabama en Huntsville (UAH) y coautora principal del estudio, comparó la situación con un pastel decorado: "Imaginemos la galaxia como un pastelito, y los subhalos de materia oscura son como chispas de chocolate sobre él", señaló la investigadora, citada por el medio. En este símil, la materia oscura configura la base uniforme de la galaxia, mientras que estos subhalos sobresalientes aportan señales adicionales detectables ahora gracias a las nuevas técnicas de análisis.

El informe detalló que las investigaciones, lideradas por la UAH y apoyadas en trabajos previos desarrollados dentro del Sistema Universitario de Alabama, han centrado sus esfuerzos en cuantificar la cantidad de materia oscura presente en la Vía Láctea y localizar sus concentraciones específicas. Chakrabarti explicó que el principal objetivo era utilizar las aceleraciones de los púlsares como herramienta para descifrar la naturaleza de la materia oscura. "Estos subhalos oscuros son la base de los modelos de materia oscura, y ahora creemos tener una forma de encontrarlos", declaró la astrónoma, según consignó el medio.

Los halos de materia oscura cumplen una función esencial como andamio sobre el que se organizan la formación y evolución de las galaxias. La teoría vigente sobre la estructura del universo predice la abundancia de subhalos de materia oscura, pero hasta ahora su identificación directa resultaba compleja debido a la falta de herramientas observacionales adecuadas. De acuerdo con las declaraciones recogidas por el medio, el equipo científico logró una localización precisa del subhalo en las tres coordenadas espaciales, mientras que la determinación de su masa alcanzó un nivel de precisión sin precedentes para este tipo de análisis. La propia Chakrabarti indicó que futuras mediciones más refinadas permitirán mejorar todavía más la exactitud del cálculo de masa, aunque ya el método empleado rebasa la precisión lograda anteriormente.

El término "localización" hace referencia a la identificación de zonas concretas dentro de la vasta estructura galáctica, zonas donde los signos de la materia oscura aparecen reforzados. Tal como aclaró el medio, aislar estas regiones permite distinguir entre los posibles efectos de la materia oscura y el ruido de fondo producido por otras fuentes astrofísicas. Esto ofrece la oportunidad de comprender cómo interactúa la materia oscura con la materia ordinaria y, por tanto, su papel en el diseño del universo.

El avance metodológico del estudio reside en el análisis del exceso de potencia correlacionada en el campo de aceleración de los púlsares binarios, una señal que modifica el patrón esperado si solo existiera la gravedad newtoniana y los objetos conocidos. Chakrabarti explicó, citada por el medio, que ese "exceso de potencia" es como las chispas que sobresalen del pastel, con "potencia" haciendo referencia a la señal de aceleración extra detectada, y "correlacionada" indicando que esta señal aparece en pares de púlsares de forma concomitante, lo que refuerza la validez de la observación frente a la posibilidad de un fenómeno aislado.

La obtención de estos resultados fue posible por una ampliación paulatina de la muestra de púlsares observados. Chakrabarti recordó que en el año 2021, cuando publicaron resultados anteriores, el número de púlsares conocidos no era suficiente para identificar los subhalos. En ese momento, los datos solo permitían medir la influencia global de la materia oscura, representada por un componente liso y uniforme en el halo galáctico. El medio indicó que, conforme aumentó la disponibilidad de púlsares binarios monitorizados y la precisión de sus medidas de aceleración, se posibilitó una identificación directa de estos cúmulos invisibles, y que en el futuro este tipo de técnicas podrían aplicarse incluso a regiones de la galaxia alejadas del entorno solar.

Según explicaron los investigadores, la caracterización de estas subestructuras resulta vital para afinar los modelos teóricos de materia oscura, ya que las predicciones sobre la cantidad y el tamaño de los subhalos varían según la naturaleza intrínseca propuesta para este componente cósmico. Los avances en mediciones prometen distinguir entre modelos y proporcionan herramientas para reemplazar hipótesis menos consistentes. Este progreso, de acuerdo con el medio, representa un paso para acercarse a una explicación definitiva de uno de los más antiguos enigmas de la astronomía.

En las declaraciones recogidas, Chakrabarti enfatizó la importancia de incrementar la cantidad y precisión de los llamados "acelerómetros" astronómicos, con el fin de lograr más y mejores detecciones de subhalos. "Creo que el siguiente paso es aumentar nuestra muestra de acelerómetros precisos para poder obtener más detecciones, también más precisas, de subhalos de materia oscura", declaró la investigadora, citada por el medio. Estas mejoras, según se desprende del comunicado, podrían permitir en el futuro la diferenciación inequívoca entre los modelos de materia oscura y avanzar hacia el entendimiento de un fenómeno que sigue siendo un reto principal en la astrofísica desde hace décadas.