El campo de la astronomía se ha revolucionado, gracias a la primera detección de ondas gravitacionales (GW). Dado que la detección inicial fue realizada en febrero de 2016 por científicos del Observatorio de ondas gravitacionales del interferómetro láser (LIGO), Se han detectado múltiples eventos gravitacionales. Estos han proporcionado información sobre un fenómeno que fue predicho hace más de un siglo por Albert Einstein.

Como resulta, la infraestructura que se utiliza para detectar GW también podría descifrar otro misterio astronómico:la materia oscura. Según un nuevo estudio de un equipo de investigadores japoneses, Los interferómetros láser podrían usarse para buscar partículas masivas que interactúan débilmente (WIMP), una partícula candidata importante en la búsqueda de materia oscura.

Recordar, Los WIMPS son una partícula elemental teórica que interactúa con la materia normal (bariónica) solo a través de la fuerza "débil" de la gravedad. Al igual que con otras partículas elementales que forman parte del Modelo Estándar (de las cuales WIMPS no lo son), habrían sido creados durante el universo temprano cuando el cosmos estaba extremadamente caliente.

Los WIMP son esencialmente la partícula candidata microscópica, lo que los coloca en el extremo opuesto del espectro del otro candidato importante:los objetos macroscópicos de halo compacto masivo (MACHO). Hasta aquí, Se han realizado múltiples experimentos para encontrar estas partículas, que van desde colisiones de partículas y detecciones indirectas hasta métodos más directos, pero los resultados han sido en gran parte inconclusos.

Como el Dr. Satoshi Tsuchida, profesor de física en la Universidad de la ciudad de Osaka y autor principal del estudio, dicho Universo hoy vía correo electrónico:

"Se cree que [la mayoría] de los MACHO consisten en materia bariónica, pero los bariones representan solo el 5 por ciento del universo. Por lo tanto, no podemos explicar la estructura del universo actual si toda la materia oscura consiste en MACHO. Por otra parte, Los WIMP son materia no bariónica, y no tenemos ninguna razón para excluirlos de la materia oscura ... Por lo tanto, Los WIMP pueden ser candidatos prometedores para la materia oscura ".

Por el bien de su estudio, el equipo de investigación (que incluye a miembros del Instituto de Física Teórica y Experimental Nambu Yoichiro de la Universidad de Osaka y de la Universidad de Ritsumeikan) propone un nuevo método de búsqueda que aprovecha los avances recientes en la detección de ondas de gravedad. Usando el mismo método para detectar ondas en el espacio-tiempo, argumentan que las WIMP también podrían detectarse por primera vez.

Esto constituiría un enfoque de "detección directa" utilizando interferómetros láser, un método que se ha propuesto en el pasado. Sin embargo, este método aún no ha sido probado, en parte porque los científicos aún no han calculado qué tipos de señales serán causadas por interacciones directas entre WIMP y nucleones en el espejo de un interferómetro láser.

Sin embargo, el equipo de investigación sostiene que los movimientos de un péndulo y un espejo en un detector GW se excitarán debido a una colisión. El equipo de investigación analizó estos movimientos y estimó qué tan detectables serían para un sistema de sensores altamente sofisticados como los utilizados por LIGO y otros detectores GW.

De esto, el equipo pudo proporcionar un marco que podría resultar útil para futuras investigaciones. "Por lo tanto, nuestro método podría [proporcionar] algunos conocimientos nuevos para la [investigación] de la materia oscura, "dijo el Dr. Satoshi." Los detectores GW de próxima generación tienen mejor sensibilidad que los de la generación actual, por lo que la relación señal-ruido se mejoraría en algunos órdenes de magnitud ".

"Si podemos establecer un método para extraer las señales de materia oscura en el detector GW, el método podría desempeñar [un] papel importante para dilucidar la naturaleza de los WIMP mediante [un] enfoque independiente, ", agregó." Por lo tanto, Nuestro estudio podría ayudar a revelar la estructura del universo no solo en el presente, pero también en el pasado y el futuro ".

Estos incluyen el detector de ondas gravitacionales Kamioka, Telescopio criogénico de ondas gravitacionales a gran escala (KAGRA) en Japón, que actualmente se está actualizando, y el Telescopio Einstein (ET), un detector europeo de tercera generación que aún se encuentra en fase de diseño. Cuando se conecten y se unan a LIGO y al observatorio Virgo en Italia, Permitirán una tasa de detección sin precedentes.

Esta no es la primera vez que los científicos han sugerido otras aplicaciones para la investigación de GW. Por ejemplo, un equipo internacional de científicos propuso recientemente que los GW podrían usarse para estudiar galaxias enanas con la esperanza de ver cómo están dominadas por la materia oscura. Otra propuesta es usar GW para medir la tasa de expansión del universo, un método que podría decirnos mucho sobre la naturaleza y la influencia de la energía oscura.