Como ejemplo, un estudio analiza la interacción entre la materia oscura y las estrellas de neutrones. El estudio se publica en arXiv. servidor de preimpresión.

Las estrellas de neutrones están formadas por la materia más densa del cosmos. Sus poderosos campos gravitacionales podrían atrapar la materia oscura y, a diferencia de los agujeros negros, cualquier radiación de la materia oscura no quedará atrapada detrás de un horizonte de sucesos. Por tanto, las estrellas de neutrones son candidatas perfectas para estudiar modelos de materia oscura. Para este estudio, el equipo analizó cuánta materia oscura podría capturar una estrella de neutrones y cómo la desintegración de las partículas de materia oscura que interactúan afectaría su temperatura.

Los detalles dependen del modelo específico de materia oscura que utilices. En lugar de abordar modelos variantes, el equipo analizó propiedades generales. Específicamente, se centraron en cómo podrían interactuar la materia oscura y los bariones (protones y neutrones), y si eso causaría que la materia oscura quedara atrapada. Efectivamente, para el rango de posibles interacciones entre bariones y materia oscura, las estrellas de neutrones pueden capturar materia oscura.

Luego, el equipo pasó a observar cómo podría ocurrir la termalización de la materia oscura. En otras palabras, a medida que la materia oscura es capturada, debería liberar energía térmica hacia la estrella de neutrones a través de colisiones y aniquilación de la materia oscura. Con el tiempo, la materia oscura y la estrella de neutrones deberían alcanzar un equilibrio térmico.

La velocidad a la que esto ocurre depende de la fuerza con la que interactúan las partículas, la llamada sección transversal de dispersión. El equipo descubrió que el equilibrio térmico se alcanza con bastante rapidez. Para modelos escalares simples de materia oscura, el equilibrio se puede alcanzar en 10.000 años. Para los modelos vectoriales de materia oscura, el equilibrio puede alcanzarse en tan solo un año. Independientemente del modelo, las estrellas de neutrones pueden alcanzar el equilibrio térmico en un abrir y cerrar de ojos cósmico.

Si este modelo es correcto, entonces la materia oscura podría desempeñar un papel mensurable en la evolución de las estrellas de neutrones. Podríamos, por ejemplo, identificar la presencia de materia oscura observando estrellas de neutrones más calientes de lo esperado. O tal vez incluso distinguir diferentes modelos de materia oscura según el espectro general de las estrellas de neutrones.