¿Planetas hechos de materia oscura?

Sin embargo, los físicos saben bien que 'ahí fuera' existe otro tipo de materia, una que podría no estar formada por las familias de partículas que conocemos, una que no podemos detectar directamente, pero que sabemos que está ahí. Cinco veces más abundante que la materia 'ordinaria', la materia oscura lleva décadas desafiando la comprensión de los científicos.

Y ahora, un equipo de investigadores dirigidos por el físico Yang Bai, de la Universidad de Wisconsin-Madison, se pregunta si no sería posible que hubiera incluso planetas enteros hechos de materia oscura. Y de ser así, si seríamos capaces de detectarlos. Según el estudio que acaba de aparecer en el servidor de prepublicaciones arXiv, la respuesta a ambas cuestiones es 'sí'.

Desde luego, existen numerosos misterios en el Universo, pero uno de los mayores es, sin duda, el de la materia oscura. No sabemos qué es, ni de lo que está hecha. No la podemos observar directamente porque, a diferencia de la materia ordinaria, no emite radiación de ninguna clase, de forma que nuestros instrumentos no pueden detectarla. Lo único que sabemos es que la gravedad en el Universo es muy superior a la que puede ejercer la materia ordinaria.

A partir de movimientos 'extraños' de estrellas y galaxias, imposibles de achacar a la fuerza gravitatoria de los objetos cercanos, los científicos empezaron a preguntarse por la fuente de toda esa gravedad 'extra'. De hecho, una vez tenidas en cuenta cada galaxia, cada estrella y cada nube de polvo en el Universo, aún hay mucha más gravedad de la que debería haber. Ante la imposibilidad de encontrar un responsable para ese exceso gravitatorio, los investigadores lo llamaron 'materia oscura', y de inmediato empezaron a buscarla. Existen ya varios candidatos teóricos que los científicos están investigando. Pero nadie ha conseguido verla aún.

En términos generales, los candidatos a materia oscura se pueden dividir en dos categorías: partículas individuales y compuestos, que serían una especie de 'manchas' de materia oscura, o Macros, que en principio podrían tener masas incluso a escala planetaria. Según explican Bai y sus colegas en su artículo, «un estado macroscópico de materia oscura con su masa y/o radio similar a los de un planeta se comportará como un exoplaneta oscuro si está limitado a un sistema estelar, incluso si la física subyacente del objeto responde a algo completamente diferente».

En la actualidad, la mayor parte de los métodos para detectar exoplanetas se basan en el efecto que tienen sobre la luz de sus estrellas anfitrionas. Algo que también nos brinda la información necesaria para medir las propiedades de los exoplanetas descubiertos.

De este modo, un planeta 'en tránsito', es decir, que pase entre nosotros y su estrella, la oscurecerá levemente. Los astrónomos pueden medir la intensidad de esa atenuación para calcular el radio del exoplaneta. Por otra parte, los exoplanetas también hacen que sus estrellas se 'bamboleen' ligeramente, ya que los dos se mueven alrededor de un centro de gravedad común. La cantidad de movimiento, llamada velocidad radial, se puede usar para calcular la masa del exoplaneta.

Con estas medidas en la mano, podemos calcular la densidad de un exoplaneta y así determinar cómo está construido. Una baja densidad, como la de Júpiter, implica una enorme atmósfera gaseosa. Una densidad mayor, como la de la Tierra, implica una composición rocosa.

Según Bai y sus colegas, los mismos parámetros podrían usarse para detectar posibles exoplanetas de materia oscura. Un exoplaneta de materia oscura podría mostrar propiedades muy diferentes a las de los exoplanetas ordinarios, y 'salirse de la foto' en formas que desafían nuestra comprensión actual de la formación planetaria. Se podría observar, por ejemplo, un exoplaneta más denso que el hierro, o uno de tan baja densidad que su sola existencia sería imposible de explicar.

Ni que decir tiene que, hasta ahora, nadie ha identificado aún un planeta con esos valores tan atípicos y extremos. Pero los autores del artículo no descartan que podamos hacerlo en algún momento. Si en algún momento la velocidad radial sugiere que un exoplaneta debería transitar, pero luego no se observa ningún tránsito, eso podría ser una pista que apunte a exoplanetas hechos de materia oscura. Igual que lo sería una depresión de tránsito, conocida como curva de luz, con una forma inesperada.

«Debido a su fuerza de interacción, pequeña pero constante con las partículas del modelo estándar -escriben los autores-, el exoplaneta de materia oscura podría no ser completamente opaco, lo que haría que la forma de su curva de luz se distinga claramente de la de un exoplaneta ordinario». Bai y sus colegas calcularon cómo podría verse esta curva de luz, sentando las bases para un análisis teórico más complejo.

Según el equipo, existen varias formas en que este trabajo podría mejorarse. De hecho, en el presente estudio los investigadores sólo han considerado órbitas circulares, cuando lo cierto es que muchos exoplanetas tienen órbitas elípticas, especialmente aquellos que han sido capturados por la gravedad de una estrella. Además, las propiedades propuestas para los hipotéticos planetas de materia oscura se han mantenido relativamente simples.

«Estudios adicionales -concluyen los investigadores- ayudarían a dilucidar la posibilidad de detectar exoplanetas de materia oscura y serían necesarios para establecer límites en su abundancia».