Un bamboleo de Marte puede ser señal de materia oscura

La ilustración de un artista muestra un agujero negro primordial (a la izquierda) volando y “tambaleándose” en la órbita de Marte (a la derecha), con el Sol al fondo. Los científicos del MIT dicen que tal tambaleo podría ser detectado en la actaulidad. - BENJAMIN LEHMANN

   MADRID, 17 Sep. (EUROPA PRESS) -

   Observar los cambios en la órbita de Marte a lo largo del tiempo puede ser una nueva forma de detectar materia oscura que pasa por allí, con la tecnología actual.

   En un nuevo estudio, físicos del MIT proponen que si la mayor parte de la materia oscura del universo está formada por agujeros negros primordiales microscópicos (una idea propuesta por primera vez en la década de 1970), entonces estos enanos gravitacionales deberían pasar a través de nuestro sistema solar al menos una vez por década.

   Un sobrevuelo como este, predicen los investigadores, introduciría un tambaleo en la órbita de Marte, en un grado que la tecnología actual podría realmente detectar.

   Tal detección podría respaldar la idea de que los agujeros negros primordiales son una fuente primaria de materia oscura en todo el universo.

   "Dadas décadas de telemetría de precisión, los científicos conocen la distancia entre la Tierra y Marte con una precisión de unos 10 centímetros", dice en un comunicado el autor del estudio David Kaiser, profesor de física y de Historia de la Ciencia en el MIT. "Estamos aprovechando esta región del espacio altamente instrumentada para tratar de buscar un pequeño efecto. Si lo vemos, eso sería una verdadera razón para seguir persiguiendo esta deliciosa idea de que toda la materia oscura consiste en agujeros negros que se generaron en menos de un segundo después del Big Bang y han estado circulando por el universo durante 14 mil millones de años".

   Kaiser y sus colegas informan sus hallazgos en la revista Physical Review D.

   Menos del 20 por ciento de toda la materia física está hecha de cosas visibles, desde estrellas y planetas hasta el fregadero de la cocina. El resto está compuesto de materia oscura, una forma hipotética de materia que es invisible en todo el espectro electromagnético pero se cree que impregna el universo y ejerce una fuerza gravitatoria lo suficientemente grande como para afectar el movimiento de las estrellas y las galaxias.

   Los físicos han instalado detectores en la Tierra para intentar localizar la materia oscura y determinar sus propiedades. En su mayoría, estos experimentos suponen que la materia oscura existe como una forma de partícula exótica que podría dispersarse y desintegrarse en partículas observables a medida que pasa por un experimento determinado. Pero hasta ahora, estas búsquedas basadas en partículas no han dado resultados.

   En los últimos años, otra posibilidad, introducida por primera vez en la década de 1970, ha recuperado fuerza: en lugar de adoptar la forma de una partícula, la materia oscura podría existir como agujeros negros microscópicos primordiales que se formaron en los primeros momentos posteriores al Big Bang. A diferencia de los agujeros negros astrofísicos que se forman a partir del colapso de estrellas viejas, los agujeros negros primordiales se habrían formado a partir del colapso de densos bolsillos de gas en el universo primitivo y se habrían dispersado por el cosmos a medida que el universo se expandía y se enfriaba.

TAN PEQUEÑOS COMO UN ÁTOMO, TAN PESADOS COMO UN GRAN ASTEROIDE

   Estos agujeros negros primordiales habrían colapsado una enorme cantidad de masa en un espacio diminuto. La mayoría de estos agujeros negros primordiales podrían ser tan pequeños como un solo átomo y tan pesados como los asteroides más grandes. Sería concebible, entonces, que esos gigantes diminutos pudieran ejercer una fuerza gravitatoria que pudiera explicar al menos una parte de la materia oscura. Para el equipo del MIT, esta posibilidad planteó una pregunta inicialmente frívola.

   "Creo que alguien me preguntó qué pasaría si un agujero negro primordial pasara a través de un cuerpo humano", recuerda Tung, quien hizo un cálculo rápido con lápiz y papel para descubrir que si un agujero negro así pasara a 1 metro de una persona, la fuerza del agujero negro empujaría a la persona 6 metros, o unos 20 pies de distancia en un solo segundo. Tung también descubrió que las probabilidades eran astronómicamente improbables de que un agujero negro primordial pasara cerca de una persona en la Tierra.

   Despertado su interés, los investigadores llevaron los cálculos de Tung un paso más allá, para estimar cómo el paso de un agujero negro podría afectar a cuerpos mucho más grandes como la Tierra y la Luna.

   "Extrapolamos para ver qué pasaría si un agujero negro pasara por la Tierra y provocara que la Luna se tambaleara un poco", dice Tung. "Los números que obtuvimos no fueron muy claros. Hay muchas otras dinámicas en el sistema solar que podrían actuar como una especie de fricción para hacer que el bamboleo se atenúe".

   Para obtener una imagen más clara, el equipo generó una simulación relativamente simple del sistema solar que incorpora las órbitas y las interacciones gravitacionales entre todos los planetas y algunas de las lunas más grandes.

   "Las simulaciones de última generación del sistema solar incluyen más de un millón de objetos, cada uno de los cuales tiene un pequeño efecto residual", señala Lehmann. "Pero incluso modelando dos docenas de objetos en una simulación cuidadosa, pudimos ver que había un efecto real en el que podíamos profundizar".

   El equipo calculó la velocidad a la que un agujero negro primordial debería pasar a través del sistema solar, basándose en la cantidad de materia oscura que se estima que reside en una región dada del espacio y la masa de un agujero negro que pasa, que en este caso, asumieron que es tan masiva como los asteroides más grandes del sistema solar, en consonancia con o en consonancia con otras limitaciones astrofísicas.

   "Los agujeros negros primordiales no viven en el sistema solar, sino que se desplazan por el universo haciendo lo suyo", afirma la coautora Sarah Geller. "Y lo más probable es que atraviesen el sistema solar interior en algún ángulo una vez cada diez años, más o menos".

   Con esta velocidad, los investigadores simularon varios agujeros negros con masa de asteroide que volaban por el sistema solar desde distintos ángulos y a velocidades de unos 240 kilómetros por segundo (las direcciones y velocidades proceden de otros estudios sobre la distribución de la materia oscura en nuestra galaxia). Se centraron en aquellos sobrevuelos que parecían ser "encuentros cercanos" o casos que causaban algún tipo de efecto en los objetos circundantes. Pronto descubrieron que cualquier efecto en la Tierra o la Luna era demasiado incierto como para atribuirlo a un agujero negro en particular. Pero Marte parecía ofrecer una imagen más clara.

   Los investigadores descubrieron que si un agujero negro primordial pasara a unos cientos de millones de kilómetros de Marte, el encuentro provocaría un "bamboleo", o una ligera desviación en la órbita de Marte. En unos pocos años después de un encuentro de este tipo, la órbita de Marte debería desplazarse alrededor de un metro, un bamboleo increíblemente pequeño, dado que el planeta está a más de 140 millones de millas de la Tierra. Y, sin embargo, este bamboleo podría ser detectado por los diversos instrumentos de alta precisión que monitorean Marte en la actualidad.

   Si se detectara un bamboleo de este tipo en las próximas décadas, los investigadores reconocen que aún quedaría mucho trabajo por hacer para confirmar que el empuje provino de un agujero negro que pasó cerca y no de un asteroide común y corriente.

   "Necesitamos la mayor claridad posible sobre los antecedentes esperados, como las velocidades y distribuciones típicas de las rocas espaciales perforantes, en comparación con estos agujeros negros primordiales", señala Kaiser. "Por suerte para nosotros, los astrónomos han estado siguiendo rocas espaciales ordinarias durante décadas a medida que han volado a través de nuestro sistema solar, por lo que pudimos calcular las propiedades típicas de sus trayectorias".