Un trabajo teórico demuestra que la difracción de ondas gravitacionales puede actuar como una sonda de distribuciones de masa extendidas, del mismo modo que la dispersión de partículas cargadas revela la estructura de los núcleos atómicos. Los autores derivan, a primer orden en el potencial de lente, una relación entre la contribución central de la imagen difractiva en una señal gravitacionalmente lenteada y la transformada de Fourier de la densidad proyectada de la lente. Para lentes de masa finita, esa contribución adopta la forma de una amplitud de Born para una masa puntual multiplicada por un factor de forma de masa normalizado, análogo al que aparece en dispersión nuclear.

La clave del método está en que la frecuencia de las ondas emitidas por una binaria compacta en fusión evoluciona durante la coalescencia, de modo que la señal muestrea el factor de forma a lo largo de distintas escalas espaciales. Esa estructura queda impresa en el patrón de interferencia con la imagen primaria. Los autores cuantifican el alcance observacional mediante cálculos completos de óptica ondulatoria, aplicándolo a objetos extendidos de materia oscura, agujeros negros primordiales rodeados de halos de materia oscura y nubes de superradiancia de bosones ultraligeros alrededor de agujeros negros.

Los resultados indican que cinco años de observación con la próxima generación de detectores de ondas gravitacionales bastarían para distinguir lentes extendidas de masas puntuales, alcanzando fracciones de materia oscura del orden de 10⁻⁵. También sería posible separar agujeros negros primordiales con halo de agujeros negros desnudos equivalentes, con sensibilidad a fracciones de materia oscura en agujeros negros primordiales de hasta el orden de 10⁻⁶. Para configuraciones fuente-lente suficientemente próximas, las nubes de superradiancia escalar dejarían firmas de difracción distinguibles para masas de bosón de entre 10⁻¹⁷ y 10⁻¹² eV.

El marco propuesto ofrece una vía para caracterizar tanto materia oscura extendida como el entorno astrofísico de objetos compactos, abriendo una nueva ventana observacional más allá de la aproximación de lente geométrica.