¿Qué tienen en común la materia oscura y las estrellas de neutrones? Científicos aseguran haberlo descubierto

Por Julio García G. / Periodista de Ciencia

Uno de los grandes retos que tiene la ciencia -aquí es donde intervienen la imaginación y la creatividad– es el de la comprensión de fenómenos naturales inconexos que aparentemente no tienen relación entre ellos.

En el caso particular del estudio del universo, la conexión entre fenómenos aparentemente ajenos, que a la vista no tienen relación, podría establecerse, por ejemplo, entre las estrellas de neutrones y la enigmática materia oscura.

En lo concerniente a las estrellas de neutrones, éstas suelen formarse tras la explosión de estrellas moribundas (astros que explotan como supernovas) las cuales son de cuatro a ocho veces más masivas que Sol y cuyo núcleo es tan denso que continúan colapsando sobre sí mismas.

Tan fuerte es el colapso que la densidad alcanzada produce que dos partículas subatómicas, neutrones y protones, se combinen para formar más neutrones (de ahí que se les denomine, justamente, estrellas de neutrones).

Además, el núcleo tiende a ser tan denso que su gravedad puede ser 2 mil millones de veces más intensa que la gravedad producida por la Tierra. Por lo tanto, si nos acercásemos una de ellas, seguramente no sobreviviríamos porque seríamos despedazados por la fuerza de gravedad.

Imagen artística del núcleo del átomo. Imagen: Shutterstock.

En lo que respecta a la materia oscura, se calcula que el 85% del universo está formado por ella y no se sabe bien a bien de qué está constituida.

Únicamente ha podido determinarse, por ahora, que no emite ni absorbe ningún tipo de luz ni de radiación electromagnética, por lo tanto, es como una especie de “fantasma” que, a pesar de encontrarse oculta e invisible, ejerce una influencia sustancial sobre la realidad porque, de acuerdo con estudios recientes, su presencia ha sido determinante no solamente para la formación de galaxias, sino también para darle estructura y forma al conjunto del universo.

Ahora bien, ¿cómo es que los científicos han podido establecer un vínculo entre la materia oscura y las estrellas neutrones?

Resulta que, hace unos días, fue publicado en la Revista de Cosmología y Física de Astropartículas de la Escuela Superior de Estudios Avanzados de Trieste, Italia, un artículo firmado por investigadores de la Universidad de Melbourne, Australia, que da cuenta de cómo las estrellas de neutrones no solamente pueden capturar materia oscura, sino que también pueden aniquilarla.

Y es que, a través de una serie de cálculos, los físicos, encabezados por la profesora Nicole Bell, pudieron determinar que, al contrario de lo que se creía, la transferencia de energía de la materia oscura a una estrella de neutrones se realiza en cuestión de días y no -como se pensaba- en larguísimos periodos de tiempo que podrían durar millones de años.

Simulación de estructuras de materia oscura desde el Universo temprano hasta la actualidad: Imagen: NASA.

Al respecto, el estudiante de física Michael Virgato, quien participó en la investigación, mencionó en una entrevista para el portal de internet Phys.org que “si la transferencia de energía [de la materia oscura a la estrella de neutrones] ocurre lo suficientemente rápido, la estrella de neutrones se calentaría. Para que esto suceda, la materia oscura debe sufrir muchas colisiones en la estrella, transfiriendo más y más energía de la materia oscura hasta que, finalmente, toda la energía se haya agotado, depositado en la estrella”.

Lo expresado por Virgato significa que la materia oscura puede calentar estrellas de neutrones y, al hacerlo, sería posible que ésta sea visible –dejaría de ser fantasmagórica-, debido a que, justamente, es calentada.

Como resultado de esto, la observación de una estrella de neutrones proporcionaría información relevante sobre las interacciones entre la materia oscura y la materia ordinaria (aquella que solamente comprende el 5% del universo y de la que estamos formados todas las estrellas, los planetas, usted y yo).

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En definitiva, y a partir de estos nuevos cálculos, la materia oscura finalmente podría dejar de serlo porque, al interactuar con las estrellas de neutrones, emergería en la realidad visible y, al hacerlo, los físicos finalmente la estudiarían con profundidad e intentarían saber cuál es su verdadera naturaleza.

Pero no solamente desde la rama de la física teórica se pretende darle sentido y comprender a la materia oscura ya que, por ejemplo, en junio de 2023, la Agencia Espacial Europa puso en el espacio a la sonda Euclid (lleva este nombre en honor a Euclides, el matemático griego considerado el padre de la geometría), cuya misión será la de trazar un mapa tridimensional del universo que abarcará más de dos mil millones de galaxias (un tercio de toda la bóveda celeste).

La misión Euclid está diseñada para estudiar la evolución y distribución de la materia oscura en el universo. Video: Agencia Espacial Europea.

A través de este inmenso mapa (que será una suerte de viaje en el tiempo), los científicos encargados de la misión buscarán encontrar los vestigios dejados por la materia oscura durante la formación de las galaxias. Por lo tanto, esta misión será de vital importancia para comprender cómo se formó el universo y cómo ha ido evolucionando a lo largo de millones de años.

Por otra parte, la relación entre la física teórica y la física experimental, que valida o invalida lo que teóricamente se ha propuesto desde las trincheras de la primera, siempre deben trabajar conjuntamente para obtener resultados más certeros.

El problema surge cuando, muchas veces, aunque la física teórica haya probado algo desde un laboratorio o a través de las matemáticas, no se cuenta con la tecnología suficiente para comprobarlo experimentalmente, sobre todo cuando se estudian objetos que se encuentran a millones de años luz de distancia.

Espero, pues, que a través de Euclid, y de las próximas sondas que vayan al espacio, pueda comprenderse tanto el origen como la esencia de la materia oscura (de qué está formada). Porque ello llevaría a una comprensión más profunda del universo, de cómo se formó y cuál será su futuro.