La materia oscura lleva décadas jugando al escondite con los físicos. Sabemos que algo invisible parece aportar gran parte de la masa del Universo porque su gravedad afecta al movimiento de galaxias y cúmulos, pero todavía nadie ha conseguido identificar directamente qué la compone. Ahora, un grupo internacional de investigadores propone buscarla en un lugar extremo: alrededor de agujeros negros que están a punto de chocar.
La clave está en las ondas gravitacionales, pequeñas deformaciones del espacio-tiempo generadas por acontecimientos extremadamente violentos. Cuando dos agujeros negros orbitan uno alrededor del otro y finalmente se fusionan, producen una señal característica que observatorios como LIGO, Virgo y KAGRA pueden detectar incluso desde distancias de miles de millones de años luz.
Pero si esos agujeros negros no estuvieran completamente solos, la forma de esa señal podría cambiar ligeramente. Esa es precisamente la idea que exploró un equipo formado por investigadores del MIT, UCLouvain, la Universidad de Ámsterdam, Queen Mary University of London y la Universidad de Oxford. Su trabajo fue publicado en mayo de 2026 en Physical Review Letters.
Una nube invisible podría modificar el choque
Los científicos desarrollaron un modelo capaz de calcular cómo serían las ondas gravitacionales producidas por dos agujeros negros que se fusionan dentro de un entorno lleno de un campo escalar ultraligero.
Este tipo de campo aparece en diferentes teorías que intentan ampliar el Modelo Estándar de la física y podría estar formado por partículas extremadamente ligeras. Entre los candidatos más conocidos aparecen partículas similares a los axiones, que desde hace años son consideradas posibles componentes de la materia oscura.
Si alrededor de los agujeros negros existe suficiente cantidad de este material, su gravedad puede modificar ligeramente la forma en que ambos objetos se aproximan. El resultado quedaría codificado en la onda gravitacional que finalmente llega hasta la Tierra, como una especie de huella escondida dentro de la señal.
Una de 28 señales llamó especialmente la atención
El equipo aplicó su modelo a 28 de las señales más claras registradas por la colaboración LIGO-Virgo-KAGRA durante sus primeras campañas de observación.
En 27 casos, los datos eran compatibles con lo esperado para agujeros negros fusionándose esencialmente en el vacío. Sin embargo, un evento detectado el 28 de julio de 2019, denominado GW190728, mostró una preferencia por el modelo que incluía un entorno de campo escalar.
La señal procedía de la fusión de dos agujeros negros cuya masa combinada era aproximadamente 20 veces la del Sol. Según el nuevo análisis, una nube suficientemente densa de partículas escalares alrededor del sistema podría producir una señal parecida a la observada.
Al incorporar además las condiciones esperadas si esa nube se hubiera formado mediante superradiancia, los investigadores obtuvieron una evidencia tentativa compatible con una partícula ultraligera de alrededor de 10⁻¹² electronvoltios.
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Los agujeros negros podrían concentrar la materia oscura
Aquí aparece una de las partes más interesantes de la propuesta. Normalmente, la materia oscura sería demasiado difusa como para alterar de manera perceptible una fusión de agujeros negros, pero los agujeros negros en rotación pueden crear condiciones capaces de aumentar enormemente la densidad de determinados campos ultraligeros a su alrededor.
El proceso se conoce como superradiancia. Bajo ciertas condiciones, un agujero negro giratorio puede transferir parte de su energía de rotación a un campo bosónico cercano, haciendo que este se amplifique y forme una especie de nube alrededor del objeto.
Si dos agujeros negros rodeados por suficiente cantidad de ese material terminan fusionándose, la presencia de la nube podría modificar su movimiento y dejar una pequeña firma en las ondas gravitacionales.
Todavía no es una detección de materia oscura
Los propios autores son especialmente cautelosos. La significación estadística de GW190728 no es suficiente para afirmar que se haya encontrado materia oscura, y el resultado tendrá que ser contrastado utilizando más eventos y análisis independientes.
Lo importante es que el estudio proporciona una nueva herramienta para buscarla. Hasta ahora, las señales de fusiones de agujeros negros suelen analizarse suponiendo que los objetos se encuentran prácticamente en el vacío. Si algunos estuvieran realmente atravesando densas concentraciones de materia oscura, parte de esa información podría estar pasando inadvertida simplemente porque los modelos utilizados no estaban diseñados para reconocerla.
Con LIGO, Virgo y KAGRA acumulando cada vez más detecciones, los investigadores tendrán muchas más oportunidades de repetir el análisis. Quizás la materia oscura continúe siendo invisible para los telescopios, pero las vibraciones producidas por dos agujeros negros podrían terminar revelando que estaba allí todo el tiempo.
