La materia oscura en Júpiter y Saturno podría dejar una señal indirecta en forma de luz ultravioleta. Un equipo dirigido por el investigador Carlos Blanco, de la Universidad de Princeton, ha estudiado observaciones de los planetas gigantes del sistema solar para comprobar si sus atmósferas emiten más radiación ultravioleta de la que explicarían los procesos conocidos.
El resultado no identifica la materia oscura ni demuestra que esté detrás de esa emisión, pero establece una de las restricciones más precisas obtenidas hasta ahora mediante este tipo de búsqueda. La estrategia convierte a los planetas gigantes en detectores naturales que complementan a los instrumentos construidos en la Tierra.
Si las partículas de materia oscura se aniquilan dentro de la atmósfera de un planeta gigante, podrían ionizar hidrógeno molecular y producir un exceso de luz ultravioleta. Las observaciones disponibles no han confirmado esa señal, pero permiten acotar las características que tendría ese proceso.
Cómo podrían ayudar los planetas gigantes
La materia oscura se deduce por sus efectos gravitacionales sobre galaxias y otras estructuras del universo, aunque todavía no se ha observado directamente. Una de las dificultades principales es que no parece emitir radiación, por lo que los experimentos buscan interacciones muy débiles con la materia ordinaria o señales secundarias de su presencia.
La idea de utilizar Júpiter y Saturno con este propósito no es nueva. En 1992, los físicos teóricos japoneses M. Kawasaki, H. Murayama y T. Yanagida plantearon que los planetas gigantes podrían aportar información gracias a sus efectos térmicos. El razonamiento parte de una posibilidad concreta: que determinadas partículas de materia oscura se acumulen en el interior de estos mundos y se aniquilen entre sí.
Una búsqueda basada en luz ultravioleta
Según la hipótesis analizada, esas aniquilaciones liberarían energía suficiente para ionizar moléculas de hidrógeno en las atmósferas planetarias. Como consecuencia, podrían generar una emisión ultravioleta adicional. El reto consiste en diferenciar esa posible contribución de fenómenos ordinarios, como la radiación cósmica y otros procesos atmosféricos.
Para poner a prueba el planteamiento, Blanco y su equipo examinaron observaciones de sondas espaciales correspondientes a Saturno, Júpiter, Neptuno y Urano. El objetivo fue buscar un exceso de luz ultravioleta que no pudiera explicarse mediante los mecanismos conocidos. El análisis no ha proporcionado una detección, pero sí una limitación rigurosa para los escenarios de materia oscura que producirían ese efecto.
Qué significa el resultado
Una restricción no equivale a encontrar la partícula buscada. Su utilidad está en descartar, o hacer menos probables, determinadas combinaciones de propiedades e interacciones. De este modo, las observaciones planetarias reducen el espacio de posibilidades que los modelos de materia oscura pueden ocupar y aportan una vía independiente frente a los detectores terrestres.
El interés de esta línea de investigación también se relaciona con la evolución de las galaxias. Existen indicios de que la materia oscura pudo influir en la formación de agujeros negros supermasivos, aunque esa conexión sigue siendo una hipótesis abierta. Estos objetos crecen durante miles de millones de años mediante la absorción de gas y estrellas, además de fusiones con otros agujeros negros, pero todavía no se conoce con precisión cómo aparecieron sus primeras semillas.
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La próxima oportunidad: observar exoplanetas gigantes
Los futuros telescopios ultravioleta podrían ampliar esta búsqueda a planetas gigantes situados fuera del sistema solar. Si se consiguen observaciones más sensibles y una mejor caracterización de sus atmósferas, algunos exoplanetas podrían utilizarse como laboratorios naturales para estudiar interacciones que resultan muy difíciles de detectar directamente.
Una pista, no una detección
Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno ofrecen una forma novedosa de poner a prueba modelos sobre la materia oscura, pero por ahora no han revelado su naturaleza. El trabajo de Blanco estrecha el margen para algunas hipótesis y refuerza el valor de la astronomía ultravioleta. La confirmación requerirá señales reproducibles y observaciones capaces de separar cualquier efecto exótico de la compleja física de las atmósferas planetarias.
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