La materia oscura puede estar escondida alrededor de los agujeros negros más grandes del universo

Los agujeros negros supermasivos son el tipo de agujero negro más grande conocido, con masas que oscilan entre millones y miles de millones de veces la masa del Sol. Se encuentran en los centros de la mayoría de las galaxias masivas. Estos objetos ejercen una fuerte influencia gravitacional sobre las regiones centrales de las galaxias y afectan su evolución. Cuando están activos, pueden alimentarse de grandes cantidades de materia y liberar enormes cantidades de energía en forma de radiación, vientos y chorros relativistas.

Las observaciones astronómicas indican que las galaxias están inmersas en halos de materia oscura. Estos halos contienen la mayor parte de la masa de las galaxias y explican la dinámica orbital de las estrellas y la formación de estructuras cósmicas. Durante décadas, los investigadores han sugerido que la gravedad de los agujeros negros supermasivos podría influir en la distribución de la materia oscura en su proximidad. Algunos modelos predicen que las partículas de materia oscura podrían concentrarse alrededor de estos objetos.

Para comprender cómo podrían interactuar los agujeros negros supermasivos con la materia oscura, los investigadores utilizaron una técnica conocida como mapeo de eco de luz para investigar esta posibilidad. El método analiza los retrasos temporales en la propagación de la luz proveniente de regiones cercanas al agujero negro, lo que permite reconstruir la distribución de la materia alrededor del objeto. Los investigadores sugieren que estos ecos podrían contener indicios indirectos de la presencia de materia oscura concentrada en las regiones centrales de las galaxias.

Agujeros negros supermasivos

Los agujeros negros supermasivos son objetos con masas que oscilan entre millones y miles de millones de veces la masa del Sol, ubicados en los centros de la mayoría de las galaxias conocidas. Su gravedad domina la dinámica de las regiones centrales galácticas, influyendo en el movimiento de estrellas, gas y polvo. Las observaciones muestran una correlación entre la masa de estos agujeros negros y las características del bulbo estelar de las galaxias anfitrionas.

Cuando están activos, los agujeros negros supermasivos liberan enormes cantidades de energía mediante la acreción de materia. Parte de esta energía se transfiere al medio interestelar en forma de radiación, vientos y chorros. Este mecanismo, denominado retroalimentación, puede calentar el gas en las regiones centrales de la galaxia, reduciendo la cantidad de material disponible para la formación de nuevas estrellas. El agujero negro actúa como regulador de la evolución galáctica, controlando la distribución de la materia y la tasa de formación estelar.

Los agujeros negros engullen materia oscura

Cuando pensamos en agujeros negros consumiendo materia, solemos referirnos a la materia visible. Esta interactúa consigo misma mediante fuerzas electromagnéticas, generando fricción y colisiones que permiten la pérdida de energía y momento angular. Como consecuencia, la materia forma discos de acreción y se precipita gradualmente en espiral hacia el agujero negro. La materia oscura, en cambio, solo interactúa mediante la gravedad. Es decir, carece de mecanismos para disipar energía, migrar a órbitas cada vez más pequeñas y ser acretada.

Los modelos teóricos indican que la materia oscura tiende a permanecer distribuida en halos gravitacionales alrededor de las galaxias, incluyendo las regiones donde se encuentran los agujeros negros supermasivos. Debido a que sus partículas no sufren fricción ni colisiones frecuentes, no forman discos de acreción. Esto significa que la gravedad del agujero negro influye en su distribución, pero no necesariamente provoca una captura eficiente del material.

¿Cómo encontrar materia oscura?

Para comprender cómo los agujeros negros acumulan materia oscura y cómo el campo gravitatorio interactúa con su distribución, los investigadores utilizaron una técnica conocida como mapeo de reverberación. Cuando la materia cae hacia el agujero negro, libera un pulso de energía en forma de radiación. Esta emisión se propaga a regiones más externas hasta alcanzar nubes de gas que la absorben y la reemiten. Los astrónomos observan una señal inicial seguida de una segunda señal retardada, conocida como eco de luz. Este retardo les permite determinar la distancia entre el gas y el agujero negro.

El nuevo estudio sugiere que esta información también puede utilizarse para investigar la presencia de materia oscura cerca de agujeros negros supermasivos. La señal de luz original contiene información sobre las propiedades del gas situado cerca del centro galáctico. El eco proporciona datos complementarios sobre regiones más distantes. Al combinar las mediciones, los investigadores pueden estimar la cantidad total de masa y, si esta supera la masa medida de materia visible, la diferencia podría indicar la presencia de materia oscura.

Observaciones recientes

Para comprobarlo, los investigadores aplicaron el método de mapeo del eco de luz a una muestra de 14 galaxias que contienen agujeros negros supermasivos activos. El análisis comparó la distribución de masa inferida a partir de las señales de luz con la cantidad de materia visible esperada en las regiones centrales de estos sistemas. En cinco de las galaxias estudiadas, los resultados mostraron que la masa parecía aumentar con la distancia más rápidamente de lo que podría explicarse únicamente por el agujero negro.

Este comportamiento sugiere la existencia de un componente adicional que contribuye a la gravedad observada. Según los autores, una posible interpretación es la presencia de concentraciones de materia oscura cerca del centro galáctico. Si se confirma esta hipótesis, representaría una nueva evidencia de que la materia oscura puede acumularse alrededor de agujeros negros supermasivos. A pesar de los resultados prometedores, los investigadores enfatizan que el estudio aún no constituye una detección definitiva de materia oscura.

Referencia de la noticia

- Sharma et al. 2026 Novel method to trace the dark matter density profile around supermassive black holes with AGN reverberation mapping Physical Review D