Cómo una señal cósmica detectada en agujeros negros supermasivos abre nuevos horizontes en la búsqueda de materia oscura

Un equipo internacional liderado por científicos de la Universidad de Copenhague logró identificar un patrón en la radiación procedente de agujeros negros supermasivos, lo que podría corresponder a la presencia de partículas axiónicas. Este hallazgo representa un avance importante en la búsqueda de respuestas sobre la materia oscura, que constituye cerca del 80% de la masa total del universo.

La investigación, publicada en la revista Nature Astronomy y encabezada por el profesor asociado Oleg Ruchayskiy del Instituto Niels Bohr y su equipo, empleó una técnica novedosa que utiliza campos magnéticos de cúmulos de galaxias para analizar la radiación electromagnética emitida por los núcleos de galaxias distantes, cada una con un agujero negro supermasivo en su centro.

En lugar de recurrir a aceleradores de partículas terrestres como el CERN, los expertos aprovecharon el cosmos como un acelerador natural, permitiendo que la radiación interactuara con los campos magnéticos galácticos. Según la hipótesis central, una parte de esta radiación se transforma en axiones, dejando pequeñas fluctuaciones aleatorias en los datos obtenidos.

Para entenderlo de forma sencilla, es como si en vez de crear experimentos en la Tierra, los científicos aprovecharan las condiciones impresionantes del espacio, donde la energía y los campos magnéticos son mucho más grandes que cualquier laboratorio humano. Así, observan cómo la radiación “viaja” y qué pistas deja al atravesar estos entornos extremos.

Los axiones son partículas elementales hipotéticas y, de confirmarse su existencia, podrían explicar la naturaleza de la materia oscura.

Hasta el momento, la comunidad científica no ha conseguido detectarlas de forma directa y los experimentos en laboratorios terrestres no han dado resultados. El equipo danés propuso este nuevo enfoque: emplear el propio universo como laboratorio para tratar de encontrar estas partículas.

La investigación consistió en analizar la radiación de treinta y dos agujeros negros supermasivos situados detrás de cúmulos de galaxias. Al combinar los datos de todas estas fuentes, los científicos lograron reducir el ruido de fondo cósmico y distinguir un patrón que, según Ruchayskiy, se asemeja a la firma atribuida a los axiones.

“Normalmente, la señal de estas partículas es impredecible y aparece como ruido aleatorio. Pero al combinar datos de muchas fuentes diferentes, transformamos ese ruido en un patrón claro y reconocible”, explicó el investigador.

Ruchayskiy añadió que este patrón se manifiesta como un “escalón único”, lo cual podría indicar cómo ocurre la conversión de radiación en axiones. Aunque solo se ha detectado una insinuación de esta señal, el resultado resulta muy tentador y emocionante. El científico lo describió como “un susurro cósmico que ahora es lo suficientemente fuerte como para escucharse”.

A pesar de la importancia del hallazgo, los propios investigadores subrayan que aún no se trata de una prueba definitiva de la existencia de los axiones. Lidiia Zadorozhna, investigadora posdoctoral y una de las autoras principales del estudio, explicó que este método permitió descartar una amplia región donde los axiones no se encuentran, lo que acota el espacio de posible detección.

“Este método ha incrementado enormemente nuestro conocimiento sobre los axiones. Nos ha permitido cartografiar una gran área que sabemos que no contiene axiones, lo que acota el espacio donde pueden estar”, señaló Zadorozhna.

El potencial de la técnica desarrollada por el equipo danés va más allá de la radiación gamma, que fue el foco de este experimento. Según la Universidad de Copenhague, el método puede aplicarse también a otros tipos de radiación, como los rayos X, lo que abre nuevas posibilidades para futuras investigaciones. Zadorozhna destacó que este avance no es un logro aislado, sino que permite superar límites anteriores y abrir una vía novedosa para el estudio de estas partículas elusivas.

Por último, la investigadora subrayó que la técnica puede replicarse tanto en su laboratorio como en otros grupos científicos, permitiendo analizar un amplio rango de masas y energías, lo que servirá para sumar nuevas piezas al complejo rompecabezas de la materia oscura.

En otras palabras, este hallazgo pone a disposición de la ciencia una nueva herramienta para explorar con mayor precisión uno de los mayores misterios de la física, acercándonos cada vez más a comprender de qué está hecho realmente el universo.