La comunidad científica ha empleado movimientos de las estrellas en órbita rápida en el centro de la Vía Láctea para evidenciar en él la existencia del agujero negro supermasivo conocido como Sagittarius A*. Ahora, un nuevo estudio de la Universidad de Salamanca propone que esos movimientos también podrían usarse para encontrar y limitar la masa de un tipo potencial de materia oscura formada por bosones ultraligeros situada alrededor del centro galáctico.

Physical Review publica el trabajo de los investigadores del Departamento de Física Fundamental de la USAL Ivan de Martino y Riccardo Della Monica, titulado “Bounding the mass of ultralight bosonic Dark Matter particles with the motion of the S2 star around Sgr A*”, en el que “por primera vez se hace un análisis estadístico de un modelo de agujero negro super masivo rodeado por materia oscura de bosones ultraligeros”, informan de Martino y Della Monica a Comunicación USAL.

El trabajo, basado en un análisis del movimiento orbital de la estrella de órbita rápida S2 del centro de nuestra galaxia, también destaca por haber podido establecer con una fiabilidad superior al 95% un “límite superior a lo conocido hasta ahora para la masa de una partícula bosónica ultraligera de materia oscura”. Todo un hito que “abre el camino a mediciones precisas de la misma”, subrayan.

Descifrar el cosmos

Agujero negro USAL

La materia oscura, uno de los componentes principales del Universo, no genera ningún tipo de radiación electromagnética. No emite luz visible. Por ello, no puede ser observada directamente y solo es posible deducir su presencia interpretando la acción que ejerce sobre las galaxias y los distintos cuerpos celestes a través de la interacción gravitacional. Comprender el origen de la materia oscura, su composición, distribución y descifrar cómo interfiere con los objetos astrofísicos continúa siendo uno de los grandes desafíos de la ciencia.

El trabajo de la Universidad de Salamanca tomó como punto de partida la idea de que los movimientos de las estrellas en órbita rápida en el centro de la Vía Láctea son la evidencia indirecta del paradigma vigente que avala la existencia del agujero negro supermasivo Sagittarius A* en el centro de la galaxia. Apoyado, a su vez, en el análisis estadístico de los datos públicos de la estrella S2, monitoreada desde hace tres décadas y de la que se tiene mucha información.

Bosones ultraligeros

magen de la Vía Láctea USAL

Durante seis meses, el proyecto se ejecutó con los objetivos específicos de “estudiar un candidato muy prometedor de materia oscura y de poner límites observacionales en su masa”, detallan los físicos de la USAL. Y más concretamente, se propusieron emplear todos estos parámetros conocidos de acuerdo a un tipo de modelo de materia oscura de naturaleza bosónica (formada por bosones ultraligeros) y a su distribución en torno a este gran agujero negro central, en sintonía con la vertiente científica que sitúa el posible origen de la materia oscura en una partícula perteneciente al grupo de los bosones.

En cuanto al sorprendente resultado, haber podido establecer un límite superior a la conocido hasta la fecha para la masa de una partícula ultraligera de materia oscura es, en palabras de los científicos, “un hecho destacable debido a la naturaleza física del sistema”. Al respecto, cabe destacar que “todos los demás estudios de la literatura que analizan este modelo de materia oscura, tanto revisando la cinemática de las galaxias como estudiando la evolución cosmológica del Universo, obtienen siempre un límite inferior”, remarcan los autores.

Como consecuencia, “la combinación de nuestro trabajo con los anteriores tiene el potencial de limitar el rango de masa posible a una ventana relativamente pequeña, ayudando a avanzar en el conocimiento del origen y naturaleza de la materia oscura y de nuestro centro galáctico”, concluyen.

Estrella S2

S2 es una estrella blanco azulada de las más brillantes en la constelación de Sagitario, compuesta por las estrellas más cercanas a la radiofuente Sagittarius A* con órbitas muy excéntricas e inclinadas. La masa de S2 se estima ente 8 y 14 veces mayor que la masa solar y su radio entre 7 y 11 veces más grande que el del Sol. Su edad, al igual que la de otras estrellas del cúmulo-S, parece ser aproximadamente de 6 millones de años.

La combinación de la edad de las estrellas de este cúmulo y su proximidad a Sagittarius A* supone un enigma para las teorías de formación estelar. En la actualidad, todavía no se sabe con certeza cómo se formaron.

Physical Review

La Sociedad Estadounidense de Física o American Physical Society (APS) es la segunda mayor organización de físicos del mundo, con más de 48.000 miembros asociados. Fundada en 1899, esta organización publica más de una docena de revistas científicas, entre ellas las mundialmente reconocidas Physical Review y Physical Review Letters.