La materia oscura podría proporcionar a los agujeros negros supermasivos el freno necesario para que terminen su largo viaje en espiral y se fusionen, según un nuevo modelo matemático.
Este hallazgo, publicado en Physical Review Letters, sugiere que la presencia de partículas de materia oscura auto-interactuante alrededor de los agujeros negros permite que éstos crucen la distancia final entre ellos.
Parsec final
El estudio aborda el conocido «problema del pársec final», que se refiere a la dificultad de los agujeros negros supermasivos para colisionar debido a la falta de interacción suficiente en su entorno cercano.
Gonzalo Alonso-Álvarez, físico de la Universidad de Toronto y la Universidad McGill, explica que «incluir el efecto previamente ignorado de la materia oscura puede ayudar a los agujeros negros supermasivos a superar este pársec final de separación y fusionarse».
Los agujeros negros supermasivos, ubicados en los centros de las galaxias, son un enigma para los astrónomos.
Aunque se sabe que los agujeros negros de menor tamaño se forman a partir del colapso de estrellas masivas, los agujeros negros supermasivos, con masas de millones a miles de millones de veces la del Sol, parecen crecer mediante la fusión con otros agujeros negros de tamaño similar.
Sin embargo, los modelos indican que, al acercarse a un pársec de distancia (unos 3.2 años luz), su vecindario galáctico ya no puede sustraer suficiente energía orbital, estabilizando su órbita por largos períodos, posiblemente más largos que la edad del Universo.
Fusiones
Una forma de determinar si los agujeros negros supermasivos se han fusionado en el pasado es a través de las ondas gravitacionales, ondulaciones en el espacio-tiempo causadas por grandes masas.
La detección de un «zumbido» de ondas gravitacionales de baja frecuencia sugiere que hemos pasado por alto un aspecto crucial en la historia de las colisiones de agujeros negros supermasivos.
La materia oscura, que no interactúa con la materia normal más allá de su atracción gravitacional, podría ser la pieza faltante del rompecabezas. Los modelos previos sugieren que la interacción gravitacional de los agujeros negros debería expulsar las partículas de materia oscura.
Sin embargo, Alonso-Álvarez y su equipo han diseñado modelos matemáticos que muestran que la materia oscura auto-interactuante puede permanecer cerca de los agujeros negros en fusión, absorbiendo la energía orbital restante y permitiendo la fusión.
Importancia
Estos resultados teóricos predicen una suavización del zumbido de las ondas gravitacionales, de la cual ya se han observado indicios, y podrían ayudar a entender los halos de materia oscura que rodean las galaxias.
Así, el estudio ofrece una nueva herramienta para intentar entender mejor a la elusiva materia oscura. «Nuestro trabajo es una nueva forma de entender la naturaleza de las partículas de materia oscura», concluye Alonso-Álvarez.
