LISA podría detectar halos de materia oscura de baja masa mediante lentes gravitacionales
Un nuevo estudio propone que el futuro observatorio espacial de ondas gravitacionales LISA (Laser Interferometer Space Antenna) podría detectar halos de materia oscura de baja masa, con masas entre 10 y 10.000 masas solares (M☉). Estos halos, predichos por los modelos de materia oscura fría, son sensibles a la naturaleza fundamental de la materia oscura y al espectro de potencia primordial, pero hasta ahora no han sido detectados. La propuesta se basa en el efecto de lente de óptica ondulatoria que múltiples halos de materia oscura producirían sobre las ondas gravitacionales.
El método se centra en las propiedades estadísticas de la difracción estocástica, un fenómeno que imprimiría fluctuaciones correlacionadas en la amplitud y fase de las ondas gravitacionales originales. Estas distorsiones estocásticas pueden describirse mediante una base ortogonal que captura los "tonos" dominantes asociados a las propiedades de la materia oscura, un concepto denominado "timbre oscuro". Este timbre no se confunde con los parámetros de la fuente binaria de ondas gravitacionales, lo que permitiría distinguirlos.
LISA sería especialmente sensible a halos de materia oscura de este rango de masas. Aunque la señal por evento individual sería muy débil, del orden de 10⁻³ en el modelo de materia oscura fría, el estudio sugiere que apilando las señales de entre 50 y 500 binarias ruidosas (fuentes de ondas gravitacionales) se podría confirmar la existencia de estos halos con una significancia estadística de entre 2 y 5 desviaciones estándar (σ). Esto requeriría avances significativos en la precisión de las formas de onda y en las técnicas de análisis de datos. Incluso sin alcanzar este umbral de detección directa, la difracción estocástica permitiría establecer límites estrictos sobre modelos que predicen una mayor estructura a pequeña escala, como los miniclústeres de axiones o los agujeros negros primordiales.