En un avance significativo en el campo de la cosmología, investigadores de la Universidad de Ginebra (UNIGE) y sus instituciones colaboradoras han investigado el comportamiento de la materia oscura, con el objetivo de determinar si se adhiere a las mismas reglas físicas que gobiernan la materia ordinaria. La investigación, publicada recientemente en comunicación de la naturalezaarroja luz sobre la naturaleza intrigante de la materia oscura, una sustancia esquiva que contiene aproximadamente cinco veces más masa que la materia visible en el universo.
La materia ordinaria está influenciada por cuatro fuerzas fundamentales: la gravedad, el electromagnetismo y las fuerzas nucleares fuerte y débil. El equipo de investigación intentó determinar si la materia oscura responde a las mismas fuerzas o si podría verse influenciada por una posible quinta fuerza que aún no se ha descubierto. Dada la invisibilidad de la materia oscura, examinar directamente sus propiedades plantea un desafío importante para los científicos.
Para investigar el comportamiento de la materia oscura, el equipo dirigido por UNIGE centró su estudio en cómo esta misteriosa sustancia se mueve a través de fuentes gravitacionales: regiones del espacio formadas por objetos masivos que distorsionan la estructura del espacio-tiempo, de manera similar a cómo se comporta la materia ordinaria, incluidos los planetas y las estrellas, bajo la influencia de la gravedad. Investigaron si la materia oscura, como la materia normal, termina en estos pozos gravitacionales de acuerdo con los principios establecidos articulados en la teoría general de la relatividad de Einstein y las ecuaciones de Euler.
Camille Bonvin, profesora asociada del Departamento de Física Teórica de UNIGE y coautora del estudio, explicó la metodología: ‘Comparamos las velocidades de las galaxias en el universo con las profundidades de los pozos de gravedad. Si la materia oscura no responde a una quinta fuerza, las galaxias –dominadas por la materia oscura– se comportarán de manera predecible durante su descenso a estos pozos, gobernadas únicamente por la gravedad”. Por el contrario, si una quinta fuerza influyera en la materia oscura, el movimiento de las galaxias sería diferente.
Los investigadores utilizaron datos cosmológicos contemporáneos para analizar el movimiento de la materia oscura. Sus hallazgos sugirieron que la materia oscura se comporta de manera similar a la materia normal cuando ingresa a pozos gravitacionales, de acuerdo con las ecuaciones de Euler. Sin embargo, la coautora Nastassia Grimm señaló que si bien estas observaciones no descartan definitivamente la existencia de una fuerza desconocida, dicha fuerza tendría que ser inferior al 7% de la gravedad para pasar desapercibida en su análisis.
De cara al futuro, la investigación representa un paso crucial hacia una mejor comprensión de la materia oscura. Mientras los investigadores continúan investigando la misteriosa naturaleza de esta sustancia, el próximo objetivo será determinar si una quinta fuerza sutil realmente influye en el comportamiento de la materia oscura. Se espera que los próximos proyectos de observación, incluido el Gran Telescopio de Rastreo Sinóptico (LSST) y el Instrumento Espectroscópico de Energía Oscura (DESI), proporcionen mediciones más sensibles que puedan identificar fuerzas tan débiles como el 2% de la gravedad, lo que potencialmente brindará una visión más profunda del funcionamiento fundamental de la materia oscura en el cosmos.
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