¿El agujero negro de nuestra galaxia está realmente hecho de materia oscura?

En el centro de nuestra galaxia se encuentra un agujero negro supermasivo llamado Sagitario A*, pero un grupo de investigadores sugiere que puede que no sea un agujero negro en absoluto. El equipo dice que él, y otros agujeros negros de su tamaño, pueden ser en realidad acumulaciones de materia oscura.

La materia oscura, llamada así porque no parece interactuar con la luz o la materia regular de ninguna manera excepto gravitacionalmente, constituye alrededor del 85 por ciento de la materia total del universo, pero sabemos muy poco sobre ella. Lo que sí sabemos, debido a la forma en que giran las galaxias, es que la mayoría de las galaxias están incrustadas en un halo de esa sustancia. “Sabemos que tiene que ocurrir en las afueras de las galaxias, pero no sabemos qué sucede en el centro”, dice Valentina Crespi de la Universidad Nacional de La Plata (UNLP) en Argentina.

Crespi y sus colegas construyeron un modelo de núcleo galáctico hecho de materia oscura en forma de partículas extremadamente ligeras llamadas fermiones. Descubrieron que la materia oscura fermiónica podía formar un grupo tan masivo y denso que, desde lejos, podría parecerse casi exactamente a un agujero negro supermasivo.

“Desde la Tierra se vería algo muy similar a lo que se vería en el escenario del agujero negro, pero si nos dirigiéramos en una nave hacia el centro, podríamos atravesarlo sin problemas”, dice Carlos Argüelles de la UNLP, quien formó parte del grupo de investigación. “No morirás siendo devorado por el agujero negro; atravesarás pacíficamente”.

Por supuesto, no tenemos la capacidad de enviar una nave a través del centro de la galaxia, por lo que el modelo del equipo se basa en gran medida en las órbitas de estrellas y pequeñas nubes de gas cercanas a Sagitario A*. También coincide con las mediciones de la rotación de toda la galaxia, así como con la imagen de Sagitario A* publicada por el Event Horizon Telescope (EHT) en 2022. La imagen muestra un anillo brillante de materia sobrecalentada alrededor del agujero negro, que también podría ser causado por la atracción gravitacional de un núcleo de materia oscura.

Pero el hecho de que la idea de que Sagitario A* esté hecho de materia oscura coincida con las observaciones no significa que sea cierta. “Basado en el hecho de que es una respuesta más simple que se ajusta a la evidencia, personalmente creo que el cuerpo celeste en el centro de nuestra galaxia es muy probablemente un agujero negro”, dice Gaston Giribet de la Universidad de Nueva York. “Sin embargo… deben analizarse todas las posibilidades, y ésta es ciertamente interesante”.

Un problema potencial es que, si bien un núcleo de materia oscura coincide con las órbitas de objetos a varias horas luz de distancia del borde del agujero negro, conocido como horizonte de sucesos, no está claro si el modelo funciona o no para observaciones “en las mismas puertas del horizonte de sucesos”, dice Shep Doeleman de la Universidad de Harvard, director fundador del proyecto EHT. En particular, el patrón en espiral de los campos magnéticos en esa área parece consistente con un agujero negro, dice.

Otro problema es que la materia oscura fermiónica no podría formar un grupo mayor que aproximadamente 10 millones de veces la masa del sol. En abstracto, esto podría parecer positivo: los grupos fermiónicos de materia oscura podrían alcanzar esa masa y luego colapsar en agujeros negros, lo que podría explicar el misterio perdurable de cómo los agujeros negros supermasivos crecieron tanto. Pero la imagen EHT de un agujero negro supermasivo mucho más grande llamado M87* parece casi idéntica a Sagitario A*, a pesar de que M87* tiene aproximadamente 6.500 millones de masas solares, lo que podría hacer que la idea sea más difícil de aceptar.

Los investigadores admiten que un núcleo de materia oscura no es más probable que un agujero negro y, de hecho, puede ser menos probable. “Hoy en día, con los instrumentos disponibles, aún no es posible discriminar al 100 por ciento si se trata de materia oscura o no”, afirma Crespi. Para hacer eso, necesitaríamos imágenes con resoluciones tan altas que incluso la próxima generación del EHT casi con certeza no se acercará, dice Argüelles; pasarán décadas antes de que podamos decirlo con seguridad, si no más.

Sin embargo, si Sagitario A* es materia oscura, eso será enormemente importante. La materia oscura fermiónica no es predicha por el modelo estándar actual de cosmología, que favorece las partículas más pesadas y de movimiento más lento como candidatas a materia oscura, por lo que un núcleo relativamente cercano alteraría nuestra comprensión no sólo de los agujeros negros, sino de todo el universo.

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