La “materia oscura”, la composición más misteriosa del espacio exterior, fue descubierta por sorpresa por un equipo de astrónomos dirigidos por el profesor Judd Bowman de la Universidad de Arizona cuando trataban de detectar las primeras estrellas del universo a través de señales de ondas de radio, según un estudio publicado recientemente en la revista Nature.
La idea de que las señales de ondas de radio exponen la materia oscura se explica en otro artículo de Nature escrito por el profesor Rennan Barkana, director del departamento de astrofísica de la Facultad de Física y Astronomía de la Universidad de Tel Aviv, y publicado también recientemente. Bowman consultó a Barkana sobre el descubrimiento.
Barkana sugiere que la señal es una prueba de las interacciones entre la materia normal y la materia oscura en el universo temprano. El descubrimiento, dijo, ofrece la primera prueba directa de que la materia oscura existe y que está compuesta de partículas de baja masa. Hasta ahora se ha detectado sólo a través de sus efectos gravitacionales porque es imposible verla directamente.
“La materia oscura es la clave para descifrar el misterio de la composición del universo”, explicó Barkana.
“Sabemos bastante sobre los elementos químicos que componen la Tierra, el Sol y otras estrellas, pero la mayor parte de la materia en el universo es invisible y se conoce como ‘materia oscura’. Su existencia se deduce por su fuerte gravedad, pero desconocemos de qué tipo de sustancia está compuesta. Por lo tanto, sigue siendo uno de los mayores misterios de la física”, dijo.
Agregó: “Para resolverlo, debemos retroceder en el tiempo. Los astrónomos pueden ver atrás en el tiempo, pues nos llega a la velocidad de la luz. Vemos el sol como era hace ocho minutos, pero las primeras estrellas del universo, situadas a una distancia inmensa, nos llegan a la Tierra tal y como fueron hace miles de millones de años”.
La señal fue recogida por un equipo de observación por radiotelescopio que Bowman instaló en el Observatorio Murchison de Radio-Astronomía de la Organización de Investigación Científica e Industrial de la Commonwealth en Australia Occidental.
“Es la primera vez que hemos visto la señal de una fase tan temprana del universo, aparte del resplandor del Big Bang”.
El equipo de Bowman cree que la señal se originó 180 millones de años después del Big Bang y desapareció unos 70 millones de años después, cuando las estrellas estaban muriendo. Los científicos no habían visto hasta ahora evidencia de estrellas anteriores a los 400 millones de años después del Big Bang.
Basándose en la amplitud de la señal de onda de radio, se detectó que el gas primordial era más frío de lo esperado. Barkana sugiere que éste se enfrió por la interacción del hidrógeno con materia oscura fría.
“Me di cuenta de que esta sorprendente señal indica la presencia de dos componentes: las primeras estrellas y la materia oscura”, dijo Barkana. “Las primeras estrellas del universo activaron la señal de radio, mientras que la materia oscura chocó con la materia normal y la enfrió. El material extra frío explica de forma natural la fuertes señal de radio”.
Los físicos esperaban que las partículas de materia oscura fueran pesadas, pero según la señal de radio registrada, Barkana cree que una partícula de materia oscura no es más pesada que varias masas de protones.
“Esta idea por sí sola tiene el potencial de replantear la búsqueda de la materia oscura”, dijo.
Barkana cree que la materia oscura produjo un patrón específico de ondas de radio que se pueden detectar con un conjunto de antenas de radio. Una de ellas será la Square Kilometre Array (SKA), que será construida por científicos de Australia, Nueva Zelanda y Sudáfrica, y que se espera se convierta en el radiotelescopio más grande del mundo.
“Observar con la SKA confirmaría que las primeras estrellas revelan la naturaleza de la materia oscura”, agregó.
Por otro lado, un proyecto multidisciplinario dirigido por el profesor Ron Folman de física cuántica y nanotecnología de la Universidad Ben-Gurion del Negev, y el profesor Derek Jackson Kimball. de la Universidad East Bay, Calif., está trabajando en la construcción de un detector avanzado de materia oscura basado en la teoría de que algunos tipos de esa materia producen una señal que imita un campo magnético y, por lo tanto, puede ser detectada por sensores magnéticos de alta sensibilidad.
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