Descubren la Conexión entre Agujeros Negros Supermasivos y Materia Oscura, el "problema del parsec final"
La Solución a un Misterio Cósmico
Un grupo de investigadores ha identificado una sorprendente conexión entre dos de los elementos más extremos del universo: los agujeros negros supermasivos y las partículas de materia oscura. Este descubrimiento podría resolver el enigma conocido como el "problema del parsec final", que ha desconcertado a los astrónomos durante años. La investigación, publicada en Physical Review Letters, sugiere que los agujeros negros supermasivos pueden fusionarse en un único agujero negro más grande gracias a un comportamiento inesperado de las partículas de materia oscura.
El Problema del Parsec Final
En 2023, los astrofísicos anunciaron la detección de un "zumbido" de ondas gravitacionales que permeaba el universo. Se planteó que esta señal de fondo provenía de millones de pares de superestrellas gravitacionales fusionadas, cada una con una masa miles de millones de veces mayor que la del Sol. No obstante, las simulaciones teóricas indicaban que los agujeros negros supermasivos, al acercarse en espiral, detenían su aproximación al estar separados por aproximadamente un parsec (unos tres años luz), impidiendo su fusión. Este fenómeno, conocido como el "problema del parsec final", contradecía la teoría de que las fusiones de agujeros negros supermasivos eran la fuente de estas ondas gravitacionales.
La Clave: Materia Oscura Autointeractuante
El equipo de investigación, liderado por Gonzalo Alonso-Álvarez, investigador postdoctoral en la Universidad de Toronto y la Universidad McGill, ha propuesto que la inclusión del efecto de la materia oscura puede ayudar a los Agujeros Negros Supermasivos a superar esta última distancia y fusionarse. Anteriormente, los modelos de fusión ignoraban el impacto de la materia oscura en las órbitas de los agujeros negros supermasivos. Sin embargo, el nuevo modelo sugiere que las partículas de materia oscura interactúan entre sí de tal manera que no se dispersan, manteniendo una alta densidad en el halo de materia oscura. Estas interacciones continúan degradando las órbitas de los agujeros negros supermasivos, facilitando su fusión.
Ondas Gravitacionales y el Zumbido de Fondo
El "zumbido" de fondo detectado, formado por ondas gravitacionales de longitud de onda mucho mayor que las observadas inicialmente por LIGO en 2015, ha sido registrado por el Pulsar Timing Array. Este conjunto mide variaciones mínimas en las señales de los púlsares, estrellas de neutrones que giran rápidamente y emiten pulsos de radio. James Cline, coautor del estudio, señala que el espectro de las ondas gravitacionales observadas debería suavizarse en frecuencias bajas según su modelo, una predicción que los datos actuales ya apoyan y que futuros datos podrían confirmar.
Implicaciones para la Comprensión de la Materia Oscura
Además de aclarar las fusiones de agujeros negros supermasivos y la señal de fondo de ondas gravitacionales, este hallazgo ofrece una nueva perspectiva sobre la naturaleza de la materia oscura. Alonso-Álvarez afirma que la evolución de las órbitas de los agujeros negros es muy sensible a la microfísica de la materia oscura, lo que significa que las observaciones de las fusiones de agujeros negros supermasivos pueden proporcionar información valiosa sobre estas partículas misteriosas.
Más Allá del Problema del Parsec Final
Los investigadores también encontraron que las interacciones entre las partículas de materia oscura explican las formas de los halos de materia oscura galáctica. Alonso-Álvarez destaca que el problema del parsec final solo puede resolverse si las partículas de materia oscura interactúan de manera que alteren la distribución de la materia oscura a escala galáctica. Esto fue inesperado, dado que las escalas físicas involucradas en estos procesos están separadas por varios órdenes de magnitud, lo cual es emocionante.
En resumen, este estudio no solo resuelve un antiguo misterio en la astronomía, sino que también abre nuevas vías para comprender la materia oscura, uno de los componentes más enigmáticos del universo. La interacción entre agujeros negros supermasivos y materia oscura puede ser la clave para desentrañar muchos de los secretos del cosmos.
Más información: https://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.021401 y https://phys.org/news/2024-07-astrophysicists-uncover-supermassive-black-holedark.html
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