En la sombra de los agujeros negros está la clave para hallar materia oscura, sugiere estudio

La materia oscura suma casi el 70% del total de la materia disponible en el universo, pero como no emite, refleja ni absorbe luz es prácticamente indetectable con métodos convencionales. Para enfrentar este enigma cosmológico, los astrónomos diseñan estrategias indirectas de observación. Una de las más recientes y aventuradas propone usar agujeros negros supermasivos, una red de radiotelescopios que actúa como una lente del tamaño de la Tierra, y supercomputadoras capaces de distinguir la radiación que deja la materia al aniquilarse.

Este equipo internacional de físicos sostiene que es posible detectar halos densos de materia oscura cuando se acercan al horizonte de sucesos de un agujero negro supermasivo. Según su idea, esas acumulaciones seguirían siendo invisibles, pero si las partículas oscuras se aniquilan entre sí, como plantea la hipótesis de los WIMPs, producirían electrones y positrones. Estas partículas, a su vez, generarían radiación secundaria que funcionaría como una “firma” detectable.

Hasta ahora solo existe una herramienta capaz de observar con detalle un agujero negro supermasivo: el Telescopio de Horizonte de Eventos (EHT, por sus siglas en inglés). Esta red global de radiotelescopios capta la radiación de sincrotrón que emiten los electrones al girar alrededor de un objeto compacto. Luego, supercomputadoras procesan esos datos y construyen una imagen reconocible. Gracias al EHT, hoy sabemos cómo luce Sagitario A*, el agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea.

Lo que revela la sombra de un agujero negro

En un artículo reciente publicado en Physical Review Letters, los autores afirman que el EHT ya posee la sensibilidad suficiente para detectar radiación generada por la aniquilación de materia oscura. La clave de su descubrimiento consiste en ignorar las zonas brillantes y concentrarse en los cambios sutiles de las sombras. La radiación subproducto de la materia oscura luciría más evidente en esta región.

“El estudio muestra que la región más débil de esta sombra, la ‘sombra interna’, formada por la luz que se dobla cerca del horizonte, es especialmente sensible a la radiación de la aniquilación de la materia oscura. A diferencia del plasma ordinario, típicamente expulsado por chorros, la aniquilación de la materia oscura inyecta continuamente pares de electrones-positrones, que irradian luz de sincrotrón e iluminan esta zona por lo demás oscura”, señala el equipo Strong del Instituto Niels Bohr.

El reporte no encontró materia oscura, pero sí estableció un “límite” o línea de exclusión de brillo a partir de simulaciones de partículas. Ese límite permite a los científicos decidir si conviene investigar una mancha en el EHT en busca de materia oscura si solo corresponde a ruido. Para ello, los investigadores recrearon la imagen que veríamos si las partículas oscuras se aniquilaran entre sí alrededor de un agujero negro supermasivo como M87*.

El EHT actualiza de manera constante su software y hardware. Con cada mejora, las imágenes de agujeros negros supermasivos ganan claridad y precisión. Estudios como este sugieren que, además de mostrar cómo lucen los horizontes de sucesos, la red de radiotelescopios podría convertirse en un detector indirecto de partículas fundamentales.