La materia oscura es una sustancia fantasmal que los astrónomos no han podido detectar durante décadas, pero que sabemos que tiene una enorme influencia en la materia normal del universo, como las estrellas y las galaxias. A través de la enorme atracción gravitacional que ejerce sobre las galaxias, las hace girar, les da un empujón adicional a lo largo de sus órbitas o incluso las destroza.
Al igual que un espejo de carnaval cósmico, también desvía la luz de objetos distantes para crear imágenes múltiples o distorsionadas, un proceso que se llama lentes gravitacionales.
Y una investigación reciente sugiere que puede crear aún más dramatismo al producir estrellas que explotan.
A pesar de todos los estragos que causa en las galaxias, no se sabe mucho sobre si la materia oscura puede interactuar consigo misma, salvo a través de la gravedad. Si experimenta otras fuerzas, deben ser muy débiles, de lo contrario habrían sido medidas.
Se ha estudiado intensamente un posible candidato a partícula de materia oscura, formada por una clase hipotética de partículas masivas que interactúan débilmente (o WIMP), hasta ahora sin evidencia observacional.
Recientemente, otros tipos de partículas, que también interactúan débilmente pero son extremadamente ligeras, se han convertido en el centro de atención. Estas partículas, llamadas axiones, se propusieron por primera vez a finales de la década de 1970 para resolver un problema cuántico, pero también pueden cumplir los requisitos para la materia oscura.
A diferencia de los WIMP, que no pueden "pegarse" entre sí para formar objetos pequeños, los axiones sí pueden hacerlo. Debido a que son tan livianos, toda la materia oscura tendría que contar con una gran cantidad de axiones, lo que significa que tendrían que estar apiñados. Pero como son un tipo de partícula subatómica conocida como bosón, no les importa.
De hecho, los cálculos muestran que los axiones podrían estar tan juntos que comiencen a comportarse de manera extraña (actuando colectivamente como una onda) de acuerdo con las reglas de la mecánica cuántica, la teoría que gobierna el micromundo de los átomos y las partículas. Este estado se llama condensado de Bose-Einstein y, inesperadamente, puede permitir que los axiones formen sus propias "estrellas".
Esto sucedería cuando la onda se mueve por sí sola, formando lo que los físicos llaman un "solitón", que es una masa de energía localizada que puede moverse sin distorsionarse ni dispersarse. Esto se ve a menudo en la Tierra en vórtices y remolinos, o en los anillos de burbujas que los delfines disfrutan bajo el agua.
El nuevo estudio proporciona cálculos que muestran que tales solitones terminarían creciendo en tamaño, convirtiéndose en una estrella similar en tamaño o más grande que una estrella normal. Pero finalmente se vuelven inestables y explotan.
La energía liberada por una de esas explosiones (denominada "bosenova") rivalizaría con la de una supernova (una estrella normal en explosión). Dado que la materia oscura supera con creces la materia visible en el universo, esto seguramente dejaría una señal en nuestras observaciones del cielo. Todavía tenemos que encontrar tales cicatrices, pero el nuevo estudio nos da algo que buscar.
Una prueba observacional
Los investigadores detrás del estudio dicen que el gas circundante, hecho de materia normal, absorbería esta energía extra de la explosión y emitiría parte de ella. Dado que la mayor parte de este gas está compuesto de hidrógeno, sabemos que esta luz debería estar en frecuencias de radio.
Es emocionante que futuras observaciones con el radiotelescopio Square Kilometer Array puedan captarlo.
Entonces, si bien los fuegos artificiales de las explosiones de estrellas oscuras pueden estar ocultos a nuestra vista, es posible que podamos encontrar sus consecuencias en la materia visible. Lo bueno de esto es que tal descubrimiento nos ayudaría a descubrir de qué está hecha realmente la materia oscura; en este caso, probablemente, axiones.
¿Qué pasa si las observaciones no detectan la señal predicha? Probablemente esto no descarte completamente esta teoría, ya que todavía son posibles otras partículas "similares a axiones". Sin embargo, un fallo en la detección puede indicar que las masas de estas partículas son muy diferentes o que no se acoplan con la radiación con tanta fuerza como pensábamos.
De hecho, esto ha sucedido antes. Originalmente, se pensaba que los axiones se acoplarían con tanta fuerza que podrían enfriar el gas dentro de las estrellas. Pero como los modelos de enfriamiento de estrellas mostraban que las estrellas funcionaban bien sin este mecanismo, la fuerza de acoplamiento de axiones tenía que ser menor de lo que se suponía originalmente.
Por supuesto, no hay garantía de que la materia oscura esté formada por axiones. Los WIMP siguen siendo contendientes en esta carrera, y también hay otros.
Por cierto, algunos estudios sugieren que la materia oscura tipo WIMP también puede formar "estrellas oscuras". En este caso, las estrellas seguirían siendo normales (hechas de hidrógeno y helio), y la materia oscura simplemente las alimentaría.
Se predice que estas estrellas oscuras impulsadas por WIMP serán supermasivas y vivirán sólo por un corto tiempo en el universo temprano. Pero podrían ser observados por el telescopio espacial James Webb. Un estudio reciente ha afirmado tres de estos descubrimientos, aunque aún no se sabe si ese es realmente el caso.
Sin embargo, el entusiasmo por los axiones va en aumento y hay muchos planes para detectarlos. Por ejemplo, se espera que los axiones se conviertan en fotones cuando pasan a través de un campo magnético, por lo que las observaciones de fotones con cierta energía se dirigen a estrellas con campos magnéticos, como las estrellas de neutrones o incluso el sol.
En el frente teórico, hay esfuerzos para refinar las predicciones de cómo se vería el universo con diferentes tipos de materia oscura. Por ejemplo, los axiones se pueden distinguir de los WIMP por la forma en que desvían la luz a través de lentes gravitacionales.
Con mejores observaciones y teorías, esperamos que pronto se resuelva el misterio de la materia oscura.
Proporcionado por The Conversation
Este artículo se vuelve a publicar desde The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original. 
