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Investigación publicada en Physical Review Letters desarrolló un modelo para identificar posibles marcas de materia oscura en ondas gravitacionales emitidas por agujeros negros en colisión, tras análisis de señales del LIGO-Virgo-KAGRA indicar evidencias provisionales en eventos específicos, aún sin confirmación estadística suficiente
Estudio publicado en Physical Review Letters propone un modelo para buscar marcas de materia oscura en ondas gravitacionales generadas por fusiones de agujeros negros, tras análisis de señales del LIGO-Virgo-KAGRA indicar posibles indicios en eventos específicos, aún sin confirmación estadística suficiente.
Más del 85% de la materia del Universo podría ser materia oscura, y un estudio publicado en Physical Review Letters señala que fusiones de agujeros negros pueden llevar señales de este componente invisible en ondas gravitacionales detectadas en la Tierra.
La materia oscura puede dejar marcas en colisiones cósmicas
La materia oscura no interactúa con la luz, campos magnéticos o formas de energía electromagnética. Por eso, su existencia se infiere por la gravedad, especialmente por la curvatura alrededor de galaxias distantes.
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Una de las hipótesis analizadas involucra partículas escalares ligeras, mucho menos masivas que electrones. Cerca de agujeros negros en rotación rápida, podrían comportarse como ondas coordinadas y ganar densidad por superradiancia.
En este proceso, parte de la energía rotacional del agujero negro sería transferida a la materia oscura. En densidades elevadas, este ambiente escalar podría alterar la dinámica de la fusión e imprimir marcas en las ondas gravitacionales.
Modelo del MIT analizó señales del LIGO-Virgo-KAGRA
Para buscar estas firmas, Josu Aurrekoetxea y colegas desarrollaron un modelo semianalítico de forma de onda para binarios en ambientes escalares. El método fue validado con simulaciones de relatividad numérica.
El equipo aplicó análisis bayesiano al catálogo del LIGO-Virgo-KAGRA, observatorios de ondas gravitacionales. Entre 28 señales claras de las tres primeras ejecuciones de observación, 27 fueron compatibles con fusiones en el vacío.
La señal GW190728 mostró posibles indicios de ambiente asociado a la materia oscura. El resumen del estudio también cita GW190814, en el cual el vacío quedó fuera de la región 95% confiable.
Investigadores tratan resultado como provisional
Los autores refuerzan que no hubo detección confirmada de materia oscura. La significancia estadística aún no permite afirmar descubrimiento, y verificaciones independientes son necesarias antes de cualquier confirmación.
Aun así, el método abre ruta para investigar materia oscura en escalas menores, usando agujeros negros como amplificadores naturales y próximos datos del LVK para buscar nueva física.
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