Evidencia indirecta de materia oscura alrededor de agujeros negros

La materia oscura no emite ni refleja luz, ni interactúa con las fuerzas electromagnéticas, lo que la hace difícil de detectar, pero ha sido identificada indirectamente alrededor de los agujeros negros.

Un equipo de investigación de EdUHK (The Education University of Hong Kong) seleccionó dos agujeros negros cercanos (A0620-00 y XTE J1118+480) como sujetos de investigación, ambos considerados como sistemas binarios. Es decir, cada uno de los agujeros negros tiene una estrella compañera que lo orbita. Sobre la base de las órbitas de las estrellas compañeras, las observaciones indican que sus tasas de descomposición orbital son de aproximadamente un milisegundo (1 ms) por año, que es unas 50 veces mayor que la estimación teórica de alrededor de 0,02 ms al año.

Para examinar si existe materia oscura alrededor de los agujeros negros, el equipo de EdUHK aplicó el "modelo de fricción dinámica de la materia oscura", una teoría ampliamente aceptada en el mundo académico, a los dos sistemas binarios elegidos, a través de simulaciones por computadora. El equipo descubrió que el rápido decaimiento orbital de las estrellas compañeras coincide con precisión con los datos observados.

En particular, esta es una evidencia indirecta de que la materia oscura alrededor de los agujeros negros puede generar una fricción dinámica significativa, lo que ralentiza la velocidad orbital de las estrellas compañeras.

Los hallazgos, que verificaron una hipótesis teórica formulada a fines del siglo XX, representan para los autores un gran avance en la investigación de la materia oscura. Según la hipótesis, la materia oscura lo suficientemente cercana a los agujeros negros sería tragada, dejando que los restos se redistribuyeran. El proceso termina formando un "pico de densidad" alrededor de los agujeros negros.

El Dr. Chan Man-ho, Profesor Asociado en el Departamento de Ciencias y Estudios Ambientales e Investigador Principal, explicó que una densidad tan alta de materia oscura crearía una fricción dinámica con la estrella compañera, de manera similar a la fuerza de arrastre.

"Este es el primer estudio que aplica el 'modelo de fricción dinámica' en un esfuerzo por validar y probar la existencia de materia oscura que rodea los agujeros negros", dijo. "El estudio proporciona una nueva dirección importante para la futura investigación de la materia oscura".

El Dr. Chan mencionó además que estudios previos, que se basaban principalmente en rayos gamma y detección de ondas gravitacionales para examinar la presencia de materia oscura, dependían de la ocurrencia de eventos raros, como la fusión de dos agujeros negros. Según él, eso podría requerir un tiempo de espera prolongado para los astrónomos.

Sin embargo, el enfoque novedoso adoptado por el equipo de EdUHK ya no estará limitado por estas limitaciones. Añadió: "Solo en la galaxia de la Vía Láctea, hay al menos 18 sistemas binarios similares a nuestros sujetos de investigación, que pueden proporcionar información valiosa para ayudar a desentrañar el misterio de la materia oscura".

Los resultados del estudio se publican en la revista The Astrophysical Journal Letters.