La naturaleza de la materia oscura continúa desconcertando a los astrónomos.Si bien la búsqueda de partículas de materia oscura continúa sin revelar nada, existe la tentación de abandonar por completo el modelo de materia oscura, pero la evidencia indirecta de la materia sigue siendo sólida.¿Así que qué es lo?Un equipo tiene una idea y ha publicado sus primeros resultados de búsqueda.
La condición de materia oscura significa que no puede ser materia ordinaria.Las sustancias ordinarias (átomos, moléculas, etc.) absorben y emiten luz fácilmente.Aunque la materia oscura es una nube de moléculas tan frías que emite muy poca luz, todavía se puede ver por la luz que absorbe.Se verán como nebulosas negras que se ven comúnmente cerca de las galaxias.Sin embargo, no es suficiente para explicar los efectos de la materia oscura que observamos.También descartamos neutrinos.No interactúan fuertemente con la luz, pero los neutrinos son una forma de materia oscura “caliente” porque se mueven casi a la velocidad de la luz.Sabemos que la mayor parte de la materia oscura es lenta y por lo tanto tiene que ser “fría”.Entonces, si la materia oscura está ahí afuera, debe ser otra cosa.
En este último estudio, los autores argumentan que la materia oscura puede estar formada por partículas conocidas como bosones escalares.Todas las sustancias conocidas se pueden dividir en dos grandes categorías conocidas como fermiones y conservación.La categoría a la que pertenece una partícula depende de una propiedad cuántica llamada espín.Los fermiones como los electrones y los quarks tienen espines fraccionarios como 1/2 o 3/2.Una conservación como un fotón tiene un giro entero igual a 1 o 0. Una partícula con espín cero es escalar conservada.
Aunque parezca una distinción trivial, los dos tipos de partículas se comportan de manera muy diferente cuando se agrupan en grandes grupos.Dado que los fermiones nunca pueden ocupar el mismo estado cuántico, tratar de juntarlos los empuja hacia atrás.Por eso existen las enanas blancas y las estrellas de neutrones.La gravedad intenta juntar electrones o neutrones, pero la presión de Fermi es tan fuerte que pueden resistirla (hasta cierto punto).Bossons, por otro lado, está perfectamente feliz de ocupar el mismo estatus.Entonces, sobreenfriar varios bovinos (como el helio-4) puede asentarlos en extraños objetos cuánticos conocidos como condensados de Bose-Einstein.
La única conservación escalar conocida es la conservación de Higgs.Higgs no puede ser materia oscura dadas sus propiedades conocidas, pero algunas teorías sugieren otra conservación escalar.No interactúan fuertemente con la luz, solo con la gravedad.Con el tiempo, estas reservas escalares se enfrían y colapsan en grandes nubes porque la luz no puede calentarlas de manera significativa.Entonces, quizás la materia oscura consiste en grandes nubes difusas de conservación escalar.
Interesante idea, pero ¿cómo puedes probarla?Resulta que la conservación escalar también interactúa con las ondas gravitacionales, ya que interactúan gravitatoriamente.Dependiendo de la masa, la conservación escalar también puede decaer emitiendo un gravitón.Como resultado, la conservación escalar puede producir ondas gravitacionales de larga duración con frecuencias similares.Corresponde a la gravedad como un leve zumbido.Entonces, el equipo analizó los datos de ondas gravitacionales de LIGO y Virgo.Buscaron evidencia de ruido gravitacional en el rango de 20 a 600 Hz, pero no encontraron nada.Basándose en su trabajo, los autores concluyen que no hay nubes jóvenes que conserven escalares en nuestra galaxia.Tampoco hay nubes viejas, frías y que conserven escalares dentro de los 3.000 años luz de la Tierra.
Aunque este estudio no descarta por completo la conservación escalar, impone fuertes limitaciones a la idea.Y ahora mismo esa parece ser la historia de la materia oscura.En nuestra búsqueda por descubrir qué es, seguimos encontrando lo que no es.
referencia:Abbot, R., et al.“Búsqueda en todo el cielo de la emisión de ondas gravitacionales de nubes conservadas escalares alrededor de agujeros negros giratorios en datos de LIGO O3.”preimpresión de arXiv arXiv:2111.15507 (2021).