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Nuevas observaciones descartan la supuesta autointeracción entre la materia oscura en Abell 3827 que se vio hace tres años.

Mientras siga sin aparecer la partículas o partículas que componen la materia oscura, esta seguirá constituyendo un misterio, aunque forme más de tres cuartas partes de la masa del Universo.

Se saben muy pocas cosas sobre la materia oscura. Así, se sabe seguro que la materia oscura interacciona con la ordinaria a través de la gravedad. Como no interacciona a través de la fuerza electromagnética, no emite, ni refleja, ni absorbe luz, de ahí su nombre.

Se espera, se desea, que al menos pueda interaccionar con la materia ordinaria a través de la fuerza nuclear débil. Esto permitiría que, de vez en cuando, nuestros detectores (hechos de materia ordinaria) pudieran detectar una de estas partículas de materia oscura. Si no se diera esta interacción sería imposible que alguna vez detectásemos directamente estas partículas aunque nos rodease una miríada de ellas. Esto constituye todavía una posibilidad real.

No se sabe si hay un solo tipo de partículas de materia oscura o si hay varias. Es plausible esperar que haya más de un tipo de estas partículas. Así que también es posible que cada tipo de estas partículas interaccione consigo misma y con las otras a través de la fuerza nuclear débil u otro tipo de fuerzas desconocidas que operarían en ese sector oscuro.

Llevando esta última idea al extremo, cabe imaginar una análogo oscuro del modelo estándar con sus propios átomos oscuros, su propio electromagnetismo oscuro, etc, lo que llevaría a la formación de galaxias compuestas de estrellas oscura que emitan su propia luz oscura. E incluso es concebible la existencia de planetas oscuros poblados por seres oscuros con los que sería imposible comunicarse. Esta posibilidad permitiría solucionar el problema de falta de detección directa de materia oscura, pues esta no nos vendría en forma de una copiosa lluvia de partículas, sino en forma de escasos agregados masivos cuya probabilidad de impacto contra nuestros detectores fuera baja (menos mal). Sin embargo, esta posibilidad tan extrema parece que se ha descartado con los datos disponibles.

Pero podría ser que sí hubiera algún tipo de interacción entre las partículas de materia oscura (además de la gravedad, claro). Hace tres años un grupo de astrofísicos parecía haber encontrado pruebas de esta autointeracción de la materia oscura en un cúmulo de galaxias. Ahora, este mismo equipo de investigadores ha descartado esta posibilidad. Así lo ha presentado Andrew Robertson (Durham University) el pasado 6 de abril en un congreso celebrado en Liverpool.

El estudio anterior se basaba en datos tomados por el Hubble de un cúmulo de galaxias situado a 1300 millones de años luz de nosotros denominado Abell 3827. La orientación a azar de las galaxias de este cúmulo permiten una medida precisa de la materia oscura del mismo. Gracias al efecto de lente gravitacional provocado por la materia oscura, que distorsiona la luz de fondo, se puede deducir su distribución en el cúmulo.

Una de las cuatro galaxias que hay en el centro de ese cúmulo aparecía separada de su propio halo de materia oscura de tal modo que indicaría que este halo tendría autointeracción entre la materia oscura que lo compone según los modelos usados.

Sin embargo, nuevas observaciones realizadas con la formación de radiotelescopios ALMA en Atacama revelan que la galaxia no se ha separado de su halo de materia oscura después de todo y tal y como se creía. ALMA ha permitido obtener imágenes de mayor resolución, lo que ha facilitado obtener la posición real de la materia oscura de una forma mucho más clara que en ocasiones anteriores.

Aunque el resultado todavía permite que la materia oscura interaccione débilmente consigo misma, los datos sería compatibles con que la materia oscura interaccionaría con ella misma a través de solamente gravedad. Esta posibilidad significaría que sería más complicado saber algo nuevo sobre su naturaleza a través de observaciones astrofísicas.
Los investigadores dicen encontrarse frustrados por el resultado, pero que es lo que se deduce de los nuevos datos y que así es la ciencia.

Varías hipótesis sobre materia oscura no estándar se han desarrollado en los últimos dos años por el equipo de Durham University, que han sido modelizados en supercomputadores. Los distintos grados de autointeracción de la materia oscura dan configuraciones distintas que pueden ser contrastadas con la realidad. En el video siguiente se muestra la evolución de galaxias y materia oscura en el caso de una autointeracción fuerte:

Una de las posibilidades es que la autointeracción dé lugar a grumos de materia oscura que sean más esféricos y esto se puede intentar detectarlo en el Universo real.

Estos investigadores continúan con su proyecto de tratar de estudiar cientos de cúmulos de galaxias en busca de estas huellas. Entre otras cosas contarán con el telescopio SuperBIT, recientemente terminado, que permitirá observar por encima de las capas altas de la atmósfera gracias a un globo gigante de helio.

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Fuentes y referencias:
«The behaviour of dark matter associated with four bright cluster galaxies in the 10 kpc core of Abell 3827», R. Massey et al., Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 449, Issue 4, 1 June 2015, Pages 3393-3406.
Foto: NASA/ESA/ESO/Richard Massey (Durham University).