La materia oscura constituye la mayor parte de la masa de nuestra galaxia, pero aún no sabemos qué tipo de partícula la compone ni cómo se organiza en escalas galácticas. Una posibilidad es que esté formada por fermiones, partículas que comparten propiedades cuánticas con los protones o los electrones, ya que obedecen el llamado “principio de exclusión”, que impide que las mismas se compriman indefinidamente.
En este trabajo, Carlos Argüelles (IALP) junto a colaboradores internacionales, desarrollaron un marco teórico basado en la física que relaciona la termodinámica de fermiones autogravitantes para describir cómo podrían formarse y estabilizarse los halos de materia oscura, regiones extendidas de las galaxias donde se distribuirían estas partículas. El modelo computacional predice de manera natural una estructura con dos componentes: un núcleo compacto y denso, de origen cuántico, rodeado por un halo más extendido y diluido.
Al aplicar esta teoría a la Vía Láctea, el equipo analizó qué configuraciones serían estables y compatibles con las observaciones actuales, incluyendo la forma de la rotación de la galaxia estimada con datos del satélite Gaia. Los resultados indican que existen soluciones estables que reproducen la distribución de materia oscura galáctica, siempre que estas partículas tengan una masa dentro de un rango específico. Este es un paso importante en el marco de la teoría de materia oscura fermiónica, ya que demuestra que no todas las soluciones de equilibrio que ajustan a los datos en galaxias como la nuestra, son necesariamente estables en escalas de tiempo cosmológicas.
La conclusión central de este trabajo original, es que el rango de masas de los fermiones cuyas soluciones son estables, contiene a aquellas donde el objeto central de nuestra galaxia podría interpretarse como un núcleo cuántico de materia oscura, alternativa al escenario tradicional del agujero negro supermasivo. Futuras observaciones serán decisivas para distinguir entre ambas posibilidades, mientras que los datos actuales para el movimiento de las estrellas que se mueven alrededor del centro galáctico no permiten distinguir entre ambos escenarios como fue recientemente demostrado en otro trabajo relacionado.
El estudio muestra que combinar física cuántica, relatividad y termodinámica puede ofrecer una descripción coherente y comprobable de la materia oscura a escala galáctica, acercándonos a comprender uno de los mayores enigmas de la astrofísica moderna.
+paper: https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2026PhRvD.113b3010K/abstract