Los satélites de GPS podrían detectar la elusiva materia oscura

Hoy día, usamos el GPS en multitud de campos: nos sirve para encontrar el camino en una ciudad e incluso para guiarnos si estamos haciendo senderismo por la montaña. Ahora, dos físicos norteamericanos proponen darle un uso bastante distinto.

Andrei Derevianko, de la Universidad de Nevada, Reno (Estados Unidos), y Maxim Pospelov, de la Universidad de Victoria y del Perimeter Institute for Theoretical Physics de Canadá señalan que los satélites de GPS podrían servir para detectar y medir, de manera directa, la materia oscura, esa sustancia de composición desconocida que se calcula constituye el 27% del universo.

A pesar de su presencia por el cosmos, la materia oscura no emite la suficiente radiación electromagnética como para ser observada directamente con los medios técnicos actuales (ha sido deducida por los especialistas a partir de los efectos gravitacionales que causa en la materia visible, como la de las estrellas o las galaxias), de ahí que los científicos se afanen por encontrar la manera de detectarla.

Relojes que pierden la sincronía

El sistema de satélites de GPS con el que contamos actualmente fue desarrollado, instalado y empleado por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos y está constituido por 24 satélites que utilizan la triangulación (uso de la trigonometría de triángulos para determinar posiciones de puntos o medidas de distancias) para determinar en todo el globo la posición con una precisión de más o menos metros.

Pero, además, para indicar al mundo la hora que es en cada lugar, estos satélites llevan en su interior relojes atómicos, que son un tipo de relojes que usan resonancia atómica para medir el tiempo, y que alcanzan una precisión altísima. Los físicos proponen sacar partido a dichos relojes para detectar la materia oscura.

¿Cómo lo harían? En primer lugar, considerando que la materia oscura esté organizada como una gran aglomeración, similar a un gas, formada por defectos topológicos o grietas de energía (otros físicos señalan que la materia oscura está formada por partículas pesadas).

De ser así, al pasar por un punto concreto, dicha aglomeración (“de imperfecciones macroscópicas en el tejido del espacio-tiempo”) perturbaría la sincronización de los relojes atómicos allí situados, explica Derevianko en un comunicado de la Universidad de Nevada divulgado por Eurekalert!. En otras palabras, esa perturbación en la sincronía de los relojes atómicos de los satélites de GPS sería como la “huella” dejada por la materia oscura a su paso.

El mayor detector de materia oscura de la historia

Según los investigadores, la Tierra realiza un barrido a través de la materia oscura a medida que orbita por la galaxia. Nuestro planeta y los satélites de GPS que lo acompañan atravesarían así esa aglomeración gaseosa de materia oscura, que sería como un viento galáctico.

Ocasionalmente, ese “viento” podría provocar que los relojes atómicos de los sistemas de GPS dejasen de estar en sincronía.

Con que esto sucediera durante más de una milmillonésima parte de un segundo, “se podría detectar fácilmente este tipo de eventos", aseguran. De hecho, los investigadores prevén utilizar la red de satélites de GPS como el mayor detector de materia oscura humana jamás construido.

Otros modos recientes de intento de detección

Otra manera en que se ha intentado detectar la materia oscura ha sido registrando los rayos gamma de alta energía que puede producir su autoaniquilación. En esto se afana actualmente el detector del Fermi (telescopio espacial de la NASA).

De momento, en un simposio celebrado en la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA) en febrero de este año, se ha anunciado que, con este sistema, se ha conseguido registrar un exceso de rayos gamma procedente del centro galáctico.

Los aceleradores de partículas también rastrean esta materia. Es el caso del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN, ubicado en Ginebra, con el que se pretende encontrar una de las partículas que en teoría es candidata a formar parte de la materia oscura.

La colaboración XENON 100, un detector de partículas subterráneo instalado en el Laboratorio Nacional del Gran Sasso (en Italia) y que pertenece al Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), por su parte, se esfuerza por su parte por encontrar rastros de las WIMPS, unas “partículas masivas que interactúan débilmente" y que podrían explicar el problema de la materia oscura.

El 95% del cosmos es un misterio

La primera evidencia de la existencia de materia oscura fue descubierta en 1933 con el telescopio Mt. Wilson, ubicado en las afueras de Los Ángeles. Más recientemente, en 2011, científicos del Instituto Max Planck de Física de Munich, en Alemania, afirmaron haber hallado indicios de la existencia de materia oscura en el Universo en colisiones subatómicas no ocasionadas por partículas conocidas; en las que podría estar implicada la materia oscura.

Por otra parte, en 2012, investigadores del Instituto Niels Bohr de Dinamarca detectaron, utilizando las herramientas del satélite Planck, “una emisión única de radiación procedente del centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea” que “podría ser ocasionada por la materia oscura”.

La cuestión del registro de esta materia no es baladí pues, tal y como explica, Derevianko: "La física moderna y la cosmología fracasan dramáticamente al poder explicar solo un 5% de la masa y la energía del universo. El resto (del cosmos) es un misterio".

Informaciones recientes elaboradas a partir de datos registrados por la nave espacial Planck sobre la distribución del universo, señaló que este está compuesto en un 68,3% por energía oscura, en un 26,8% por materia oscura y en 4,9% por materia ordinaria.

Referencia bibliográfica:

A. Derevianko, M. Pospelov. Hunting for topological dark matter with atomic clocks. Nature Physics (2014). DOI: 10.1038/nphys3137.