Los científicos han creado un código para investigar el colapso de los halos de materia oscura desde un laptop
Los físicos han creado una nueva simulación para probar la materia oscura autointeractuante, donde las partículas colisionan entre sí. Esto ha permitido a los investigadores modelar con precisión el colapso del núcleo del halo, desde la comodidad de un portátil.
La materia oscura es ese material invisible con el que los astrónomos se topan constantemente. No se puede ver, pero sí se puede apreciar su atracción en el movimiento de las galaxias y en la agrupación del universo. La gravedad de la materia oscura es básicamente el andamiaje del que cuelga todo lo demás.
Una gran incógnita es si la materia oscura es completamente independiente o si puede colisionar consigo misma ocasionalmente. Por ello, los físicos del Instituto Perimeter, James Gurian y Simon May, probaron esta idea con una nueva simulación, y los hallazgos resultaron bastante sorprendentes.
Cómo colapsa la materia oscura
La materia oscura autointeractuante seguiría ignorando la materia normal (sin luz ni fricción con el gas), pero sus propias partículas podrían chocar entre sí y distribuir energía. Y como las galaxias viven dentro de halos de materia oscura, esa distribución puede remodelar el núcleo del halo.
"La materia oscura forma cúmulos relativamente difusos que siguen siendo mucho más densos que la densidad media del universo", afirmó Gurian. "La Vía Láctea y otras galaxias viven en estos halos de materia oscura".
Lo curioso es cómo, en un sistema gravitacional, la pérdida de energía puede provocar que el centro se caliente, en lugar de enfriarse.
"Existe esta materia oscura autointeractuante que transporta energía, y tiende a transportarla hacia afuera en estos halos", explicó Gurian. "Esto provoca que el núcleo interno se caliente y se vuelva muy denso a medida que la energía se transporta hacia afuera".
Esta compresión descontrolada se denomina colapso gravotérmico.
Si se produce dicho colapso, podría dejar pistas sobre la estructura de las galaxias y, en algunos escenarios, incluso podría contribuir a la formación de agujeros negros. Pero la física se encuentra en un punto intermedio complicado donde las colisiones no son ni raras ni constantes, que es precisamente donde los modelos anteriores presentaban dificultades.
Una simulación a escala de portátil
La parte complicada aquí es el punto intermedio, ya que es donde se ha encontrado el cuello de botella.
Gurian resumió el antiguo problema explicando cómo un enfoque es una simulación de N cuerpos, que funciona muy bien cuando la materia oscura no es muy densa y las colisiones son poco frecuentes.
"El otro enfoque es un enfoque fluido, que funciona cuando la materia oscura es muy densa y las colisiones son frecuentes", explicó. "Pero para la fase intermedia, no existía un buen método".
Esto es lo que el nuevo código de los científicos pretende solucionar: la fase intermedia es el objetivo principal.
El software, llamado KISS-SIDM, está diseñado para conectar estos regímenes rápidamente y con mayor precisión que los atajos habituales, explicaron los investigadores.
"Este código es más rápido y se puede ejecutar en un computador portátil", afirmó Gurian, añadiendo que el resultado es que probar las ideas sobre la materia oscura se trata menos de acceder a supercomputadoras y más de plantear preguntas más inteligentes. KISS-SIDM, afirmó, lo hace práctico.
Referencias de la noticia
- Core Collapse Beyond the Fluid Approximation: The Late Evolution of Self-Interacting Dark Matter Halos, published in Physical Review Letters, noviembre 2025.