Relleno invisible: cómo la materia oscura transforma las estrellas de neutrones

Cuando una estrella masiva explota como supernova, queda una esfera superdensa: una estrella de neutrones. Es del tamaño de una ciudad pero pesa más que el Sol. Si el remanente fuera un poco más pesado, se convertiría en un agujero negro. Alrededor de estas estrellas puede acumularse la misteriosa materia oscura, una sustancia invisible que, según los cálculos de la astrónoma Vera Rubin, surgió tras el Big Bang y llena el cosmos.

Imagina una bola de nieve rodando en diferentes polvos. El polvo ligero se pega por fuera, haciéndola esponjosa y grande. Las bolitas metálicas pesadas, por el contrario, caen hacia el centro, formando un grumo sólido. Algo parecido le sucede a la materia oscura dentro de una estrella de neutrones. Las partículas ligeras crean un halo tenue, inflando la estrella, mientras que las pesadas se acumulan en un núcleo diminuto, comprimiéndola.

Los científicos investigaron cómo estas transformaciones se reflejan en las observaciones. El halo hinchado hace que la estrella sea más maleable: se comprime y estira más en el campo gravitatorio de su vecina. Esto se mide mediante ondas gravitacionales, las ondulaciones del espacio que fueron captadas por primera vez por detectores creados por Rainer Weiss. Por otro lado, el denso núcleo oscuro reduce la estrella, lo que se puede observar en rayos X mediante espectroscopía (análisis de la radiación). Resultó que para la materia oscura ligera, su fracción no puede superar aproximadamente el 11%, de lo contrario la estrella se volvería demasiado grande. Las partículas más pesadas se permiten en mayor cantidad.

Este enfoque no requiere un conocimiento preciso de la naturaleza de la materia oscura: funciona para casi cualquier teoría más allá del Modelo Estándar de la física. Por lo tanto, las observaciones de estrellas de neutrones se convierten en un detector universal de la sustancia invisible.