Investigadores de la Universidad de Ámsterdam han creado un nuevo modelo teórico para detectar materia oscura alrededor de agujeros negros mediante ondas gravitacionales. El enfoque se centra en inspirales de razón de masa extrema y se basa en la relatividad general de Einstein para predicciones precisas. Esto podría proporcionar perspectivas sobre la distribución de la materia oscura a medida que observatorios futuros como LISA entren en servicio.
Un equipo de físicos de la Universidad de Ámsterdam ha introducido un método avanzado para descubrir materia oscura oculta utilizando ondas gravitacionales emitidas por agujeros negros. Los investigadores, Rodrigo Vicente, Theophanes K. Karydas y Gianfranco Bertone, trabajan en el UvA Institute of Physics y el centro GRAPPA para gravitación y física de astropartículas. Su estudio, publicado en Physical Review Letters en 2025, presenta un marco completamente relativista para analizar cómo la materia oscura influye en estas ondas.
El modelo se dirige a inspirales de razón de masa extrema (EMRIs), donde un objeto pequeño y denso, como un agujero negro de masa estelar, orbita un agujero negro supermasivo mucho más grande en el centro de una galaxia. Con el tiempo, el objeto más pequeño espirala hacia adentro, produciendo ondas gravitacionales que pueden observarse durante períodos prolongados, potencialmente meses o años, abarcando cientos de miles a millones de órbitas.
Estudios anteriores se basaban en aproximaciones simplificadas, a menudo basadas en la física newtoniana, que ignoraban efectos relativistas clave. El nuevo marco corrige esto al incorporar completamente la teoría de la relatividad general de Einstein. Describe cómo la materia circundante, incluidas concentraciones densas de materia oscura conocidas como picos o montículos, altera las órbitas y remodela las ondas emitidas.
Misiones futuras, como la Laser Interferometer Space Antenna (LISA) de la Agencia Espacial Europea, programada para su lanzamiento en 2035, detectarán estas señales. Los investigadores demuestran que las estructuras de materia oscura dejarían firmas distintivas, o huellas cósmicas, en los datos. Este avance contribuye al objetivo de mapear la materia oscura en todo el universo y comprender sus propiedades, ya que se piensa que la materia oscura constituye la mayor parte de la materia del universo.
El trabajo subraya la necesidad de un modelado preciso antes de que comiencen las observaciones de LISA, garantizando una interpretación precisa de las señales.