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Detectar directamente la materia oscura fue, durante décadas, uno de los mayores desafíos de la física. Ahora, un equipo argentino ofrece una posibilidad concreta: analizar fallas no explicadas en los sensores del observatorio LIGO para establecer límites físicos precisos sobre su presencia en las cercanías de la Tierra. Esta propuesta inaugura una vía experimental inédita y coloca a Argentina en un punto estratégico de la investigación global sobre uno de los componentes más esquivos del universo.
Esta investigación fue liderada por Ezequiel Álvarez, científico del Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET), en colaboración con el doctorando Federico Ravanedo y dos investigadores de universidades de Estados Unidos. Los resultados fueron publicados en la revista Physical Review D.
La materia oscura representa alrededor del 85% de la masa del universo, pero no puede observarse directamente. No emite luz, no puede tocarse ni se deja afectar por campos electromagnéticos. Solo es posible inferir su existencia a través de sus efectos gravitatorios a escalas galácticas. "Lograr detectarla en forma directa con un experimento que se active cuando pasa sería un hito fantástico", afirmó Álvarez.
El punto de partida del estudio fueron los llamados glitches, pequeñas fallas que ocurren de manera inesperada en los instrumentos del Observatorio de Ondas Gravitacionales con Interferometría Láser (LIGO), situado en Estados Unidos. Este observatorio fue diseñado para detectar ondas gravitacionales provenientes de eventos cósmicos extremos como la colisión de agujeros negros.
"Este detector es asombroso, ha llegado a medir colisiones de agujeros negros, y aún lo hace a una tasa de uno por semana. El tema es que es tan sensible que también se activa con cosas diminutas, como por ejemplo con la rompiente de las olas cuando hay tormenta", explicó Álvarez.
El equipo del CONICET formuló una hipótesis: algunos de esos glitches podrían ser causados por el paso de materia oscura cerca del detector. Para comprobarlo, analizaron alrededor de cien fallas registradas.
"Encontramos que de unos cien glitches estudiados, nueve no podían descartarse que fueran materia oscura. Como el detector va barriendo espacio en la Galaxia, saber que no más de nueve glitches podían ser materia oscura nos permitió colocar nuevos límites directos para la materia oscura en forma de grumos en la vecindad de la Tierra".
Avanzar hacia una medición experimental directa de la materia oscura es posible gracias a los límites definidos en el estudio. "Ese resultado es muy relevante, ya que es una medición directa que pone un nuevo límite sobre la materia oscura, y además abre un camino para hacer más mediciones directas utilizando detectores de ondas gravitatorias".
El equipo ya trabaja en una segunda etapa que incluirá cientos de miles de registros de LIGO. "Ya estamos trabajando en un segundo paper para mejorar aún más los límites existentes utilizando todos los glitches de LIGO, que son del orden de cientos de miles", anticipó Álvarez.
"Poner límites directos sobre la existencia de la materia oscura nos acerca a entenderla más. Cada límite experimental directo o indirecto descarta modelos y acota las propiedades posibles de la materia oscura. Estudiarla es clave para entender la formación y evolución de estructuras cósmicas", concluyó.
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