¿Puede una supernova cercana resolver el misterio de la materia oscura?
Un equipo de astrofísicos de la Universidad de California en Berkeley afirma que la búsqueda de la materia oscura, uno de los mayores enigmas del universo, podría resolverse con la explosión de una supernova cercana. La clave radica en los axiones, partículas hipotéticas que podrían emerger durante estos eventos cósmicos, según un estudio reciente publicado en Physical Review Letters.
Desde hace 90 años, los astrónomos han sabido que el 85% de la materia en el universo no es visible. A pesar de numerosos experimentos practicados y teorías formuladas, su naturaleza exacta sigue siendo desconocida. Entre los candidatos más prometedores está el axión, una partícula hipotética que, según los investigadores, podría ser producida en cantidades masivas durante los primeros 10 segundos de una supernova.
En estos eventos, el colapso del núcleo de una estrella masiva podría generar axiones, que al interactuar con intensos campos magnéticos, se transformarían en rayos gamma de alta energía, proporcionando una oportunidad única para su detección.
El único telescopio en órbita capaz de detectar estos rayos gamma, el Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi, tendría una probabilidad del 10% de captar la explosión, dado su limitado campo de visión.Si una detección ocurre, sería posible determinar la masa del axión, conocido como "axión QCD", dentro de un rango de masas teóricas.
E axión QCD (nombre que proviene de la teoría dominante de la fuerza fuerte, la cromodinámica cuántica), interactúa teóricamente con toda la materia, aunque de manera débil, a través de las cuatro fuerzas de la naturaleza: la gravedad, el electromagnetismo, la fuerza fuerte, que mantiene unidos a los átomos, y la fuerza débil, que explica la descomposición de los átomos. Una de las consecuencias de esto es que, en un campo magnético intenso, un axión debería transformarse ocasionalmente en una onda electromagnética, o fotón. El axión se distingue claramente de otra partícula ligera y de interacción débil, el neutrino, que solo interactúa a través de la gravedad y la fuerza débil, ignorando por completo la fuerza electromagnética.
De ser detectado por el telescopio de Rayos Gamma Fermi, revolucionaría la búsqueda de materia oscura al descartar áreas del espectro que actualmente son estudiadas en laboratorios terrestres. Por otro lado, la falta de detección también sería valiosa, ya que invalidaría muchas teorías actuales sobre la materia oscura, redirigiendo la investigación científica hacia otros posibles candidatos.
La posibilidad de observar una supernova cercana es remota. Las explosiones de estrellas masivas en la Vía Láctea o sus galaxias satélite ocurren solo cada pocas décadas. La última supernova notable fue en 1987 en la Gran Nube de Magallanes. En aquel momento, los telescopios disponibles carecían de la sensibilidad para detectar los rayos gamma que los axiones podrían haber generado.
"Si viéramos una supernova, como la supernova 1987A, con un telescopio de rayos gamma moderno, seríamos capaces de detectar o descartar este axión QCD, este axión tan interesante, en gran parte de su espacio de parámetros, esencialmente todo el espacio de parámetros que no se puede analizar en el laboratorio, y gran parte del espacio de parámetros que se puede analizar en el laboratorio también", dijo Benjamin Safdi, profesor asociado de física de la UC Berkeley y autor principal del estudio. "Y todo sucedería en 10 segundos".
Ante la posibilidad de perder una oportunidad científica única, los investigadores han propuesto la creación de una constelación de telescopios de rayos gamma que cubran el cielo las 24 horas del día, denominada GALAXIS (GALactic AXion Instrument for Supernovas). Este proyecto garantizaría la detección de rayos gamma asociados con axiones en futuras supernovas cercanas, aumentando las probabilidades de resolver el enigma de la materia oscura.
Hasta que se materialice el proyecto, Safdi expresó su preocupación sobre la falta de instrumentación adecuada para aprovechar una supernova que podría ocurrir en cualquier momento. "Sería una verdadera lástima que una supernova estallara mañana y perdiéramos la oportunidad de detectar el axión; podría no volver hasta dentro de 50 años", comentó. @mundiario
