Los agujeros negros, un «laboratorio» donde buscar la materia oscura

Una nueva simulación por ordenador de la NASA muestra que las partículas de materia oscura que chocan en la extrema gravedad de un agujero negro pueden producir luz de rayos gamma fuerte, potencialmente observable. La detección de esta emisión proporcionaría los astrónomos una nueva herramienta para la comprensión de los dos agujeros negros y la naturaleza de la materia oscura. "A pesar de que todavía no sabemos lo que es la materia oscura, sí sabemos que interactúa con el resto del universo a través de la gravedad, lo que significa que debe acumularse alrededor de los agujeros negros supermasivos, en donde la fuerza de la gravedad amplifica la energía y el número de colisiones que pueden producir los rayos gamma", ha explicado uno de los responsables del estudio, Jeremy Schnittman.

A través de la simulación se han obtenido los resultados, publicados en 'The Astrophysical Journal', del seguimiento de las órbitas de los cientos de millones de partículas de materia oscura, así como los rayos gamma producidos cuando chocan en las proximidades de un agujero negro. Según los expertos, algunos de los rayos gamma escaparon con energías muy por encima de lo que se había considerado previamente como límites teóricos. Así, creen que la materia oscura ha interactuado con partículas masivas, o WIMPs, consideradas como el principal candidato de lo que podrían ser la materia oscura. En este modelo, los WIMPs que se estrellan en otros WIMPs, se aniquilan mutuamente y se convierten en rayos gamma, la forma más enérgica de la luz. Pero estas colisiones son extremadamente raras en circunstancias normales.

En este proceso, toda la acción se lleva a cabo fuera de horizonte de sucesos del agujero negro, el límite más allá del cual nada puede escapar a la atracción del objeto, en una región aplanada llamada ergosfera. Dentro de la ergosfera, la rotación del agujero negro arrastra el espacio-tiempo y todo se ve obligado a moverse en la misma dirección a casi la velocidad de la luz. Esto crea un laboratorio natural más extremo que otro cualquiera en la Tierra.

Cuanto más gira el agujero negro mayor será la ergosfera, lo que permite que las colisiones de alta energía se mantengan más lejanas al horizonte de sucesos. Esto mejora las posibilidades de que los rayos gamma producidos escapen al agujero negro. Con los resultados de este cálculo, Schnittman creó una imagen simulada del resplandor de rayos gamma como se ha visto por un observador distante mirando a lo largo del ecuador del agujero negro. La luz de más alta energía surge desde el centro de una región en forma de media luna en el lado del agujero negro que gira hacia el observador. Esta es la región donde los rayos gamma tienen las mayores posibilidades de salir de la ergosfera y ser detectadas por un telescopio.

La investigación es el comienzo de un viaje que Schnittman espera que algún día culmine con la detección de una señal de materia oscura alrededor de un agujero negro supermasivo.