Astrónomos a la caza de misteriosas bolas Q

Imagen en falso color de la Nube de Smith realizada con datos del Telescopio de Green Bank (GBT). Nuevos análisis indican que está envuelta en un halo de materia oscura. Crédito: NRAO/AUI/NSF

Nuestro universo podría presentar grandes aglomeraciones macroscópicas de materia oscura conocidas como q-balls. Estas q-balls serían absolutamente invisibles, pero podrían revelar su presencia a través de pequeños aumentos de la luz de las estrellas.

Actualmente no comprendemos la naturaleza de la materia oscura. Pero sí sabemos que existe. Múltiples líneas independientes de evidencia indican que la gran mayoría de la materia en el universo no interactúa con la luz o con la materia normal. Es, a todos los efectos, invisible. Sin embargo, podemos ver la materia oscura dondequiera que miremos a través de su influencia gravitatoria sobre la materia normal. Por ejemplo, las galaxias giran demasiado deprisa para la cantidad de materia visible que contienen. Los cúmulos de galaxias contienen gas demasiado caliente para que pueda explicarse por la materia normal. Incluso el desarrollo de la estructura a gran escala del universo se produjo demasiado rápido para la cantidad de materia que podemos ver.

Hasta que tengamos una mejor comprensión de la materia oscura y su naturaleza, debemos trabajar para desarrollar ideas de lo que podría ser. La mayoría de las teorías sobre la materia oscura suponen que se trata de algún tipo exótico de fermión. Los fermiones son el tipo de materia que constituyen los bloques de construcción de la naturaleza, como los electrones y los protones. Pero otras teorías de la materia oscura son un poco más exóticas, argumentando que podría ser una forma de bosón. Los bosones se asocian normalmente con los portadores de fuerzas de la naturaleza, como el fotón que transporta la fuerza electromagnética y el gluón que transporta la fuerza nuclear fuerte.

Pero la materia oscura podría ser un tipo de bosón completamente nuevo. Si lo es, podría tener algunas propiedades sorprendentemente extrañas. Por ejemplo, es posible que esta forma exótica de materia oscura no sea totalmente homogénea en toda la galaxia. En su lugar, podría formar aglomeraciones estables del tamaño de estrellas. Conocidos como q-balls, estos cúmulos permanecerían estables pero invisibles, a la deriva por todas las galaxias.

En un reciente artículo publicado en el servidor de preimpresiones arXiv, un equipo de astrofísicos ha propuesto un método para buscar q-balls. Como no emiten ni absorben luz, no podemos buscarlas mediante las técnicas astronómicas normales. Pero las q-balls seguirían teniendo mucha materia comprimida en un volumen relativamente pequeño. Esto puede desviar la trayectoria de la luz igual que cualquier otro objeto masivo del universo.

Si una bola q pasara a través de nuestra línea de visión hacia una estrella lejana, la luz se desviaría temporalmente y se magnificaría en un efecto llamado microlente. El efecto sería increíblemente pequeño, pero en principio mensurable.

De hecho, el equipo responsable del artículo se basó en los estudios de microlente existentes para comprobar si podían descartar la existencia de q-balls. Descubrieron que, si las bolas q existen, sólo pueden constituir hasta un pequeño porcentaje de toda la materia oscura del universo.

Los resultados no son concluyentes, pero suponen un paso más hacia la comprensión de la naturaleza de la materia oscura.