El velo de la materia oscura: cómo curva la luz de una estrella ✛ ✎

Original: "Weak gravitational lensing by a dark-matter-admixed neutron star: a self-consistent two-fluid halo and the Gauss--Bonnet deflection angle"
arXiv:2608.25587v1 · 2026-08-26 · arXiv non-exclusive · análisis propio · 1 min
Un halo invisible alrededor de una estrella de neutrones hace que la luz se desvíe menos, y por esa atenuación se puede saber cuánta materia oscura hay dentro.

Un rayo de luz que pasa cerca de un cuerpo masivo se curva ligeramente. Para una estrella de neutrones, esa curvatura suele considerarse igual a la de un punto con la misma masa. Pero si la estrella está rodeada por una nube invisible de materia oscura, la luz que atraviesa esa nube se desvía menos. La razón es simple: la nube está distribuida en el espacio, y la luz solo siente la parte que queda dentro de un cilindro alrededor del rayo. Cuanto más lejos del centro, menos masa hay, y más débil es la curvatura.

Para una estrella con una fracción de materia oscura de 0,35 y un radio de nube de 30 km, la desviación de la luz en el borde interno es un tercio menor que si toda la masa estuviera en un punto.

Los científicos construyeron un modelo de estrella donde la materia ordinaria y la materia oscura coexisten como dos fluidos que solo interactúan mediante la gravedad. Para partículas ligeras de materia oscura, la presión la expande en una nube más allá de la superficie visible. Luego calcularon el ángulo de desviación de la luz usando un teorema geométrico. Resultó que la forma de la atenuación de la desviación depende de la fracción de materia oscura y del tamaño de la nube. Esto permite distinguir la materia oscura de la incertidumbre en las propiedades de la materia ordinaria.

El ángulo de desviación de la luz por una estrella de neutrones con halo oscuro, para un parámetro de impacto igual al radio del halo, es de unos 16 grados, mucho mayor que la desviación de la luz por el Sol (1,75 segundos de arco).

\hat{\alpha}(b) \simeq \frac{4G}{c^2 b} M_{\rm cyl}(b)
La desviación es proporcional a la masa cilíndrica dentro del parámetro de impacto b, no a la masa total de la estrella
M_{\rm cyl}(b) = M_B + 4\pi \int_{R_B}^{R_\chi} \rho_\chi(r) W(r,b) r^2 dr
Masa del núcleo bariónico más la contribución del halo oscuro, ponderada por la función de proyección W(r,b)
W(r,b) = \begin{cases} 1, & r \le b \\ 1 - \sqrt{1 - b^2/r^2}, & r > b \end{cases}
Determina qué parte de la masa de la capa cae dentro del cilindro
Científicos
Fritz ZwickyVera RubinSubrahmanyan ChandrasekharJocelyn Bell BurnellWolfgang PauliAdam Riess
Conceptos
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