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Una partícula de materia oscura estaría escondida en los rayos X de las estrellas de neutrones

Los rayos X detectados en estrellas de neutrones cercanas pueden contener la primera evidencia de axiones, misteriosas partículas hipotéticas que muchos físicos creen que forman la materia oscura.

Un avance revolucionario en torno al descubrimiento de la materia oscura podría concretarse si se comprueba la existencia de axiones ocultos en los rayos X de estrellas de neutrones, ubicadas a 1.500 años luz de la Tierra. Los axiones son “partículas fantasma” que, según diversas interpretaciones, podrían formar parte de la enigmática materia oscura.

El posible hallazgo se basa en la detección de niveles inusualmente altos de emisión de rayos X, a partir de un trabajo de investigación de científicos de la Universidad de Minnesota. Los especialistas utilizaron datos provenientes de los observatorios espaciales XMM-Newton y Chandra, analizando una colección de estrellas de neutrones conocida como Magnificent Seven (Siete Magníficos).

Vale recordar que los axiones también son predichos por la teoría de cuerdas, basada en la idea de que todas las fuerzas y partículas del universo están unidas como parte de un mismo marco. Si se confirma el descubrimiento de axiones, constituiría uno de los mayores hallazgos científicos en el campo de la física.

Teorizados por primera vez en la década de 1970, los axiones protagonizan actualmente uno de los mayores esfuerzos en la física de partículas de alta energía, tanto en teoría como en experimentos. Es que su comprobación significaría el virtual hallazgo de la materia oscura, el Santo Grial que explicaría gran parte de la naturaleza constitutiva del universo.

En el núcleo de las estrellas

Según un comunicado, los investigadores sostienen que las elevadas emisiones energéticas detectadas podrían ser axiones debido a que los mismos se producirían en el núcleo de una estrella de neutrones, en forma de subproductos de la colisión de neutrones y protones.

Posteriormente, las partículas se dispararían hacia el fuerte campo magnético de la estrella, transformándose en fotones y conformando los rayos X detectados por los telescopios en la Tierra. Las elevadas emisiones energéticas tendrían su origen en el exceso de fotones generado por los axiones, que se sumarían a los producidos previamente por las estrellas de neutrones.

Como en el espacio existen muchos procesos que pueden producir los niveles de radiación detectados, el equipo de astrónomos tuvo que examinar al detalle otras fuentes potenciales de emisión. Por ejemplo, los púlsares presentan emisiones de rayos X a un nivel similar. Pero al mismo tiempo emiten ondas de radio y otras formas de energía, que no están presentes en los registros acumulados en los Siete Magníficos.

Otras posibilidades descartadas fueron la presencia de fuentes de emisión energética cercanas a las estrellas de neutrones y la acumulación de rayos X provenientes de otros orígenes. En definitiva, los científicos pudieron comprobar en el estudio publicado en la revista Physical Review Letters que las misteriosas emisiones provienen efectivamente de las estrellas de neutrones.

El camino hacia una comprobación definitiva

Sin embargo, los datos obtenidos hasta el momento con los telescopios mencionados anteriormente no son suficientes para demostrar fehacientemente que los rayos X provienen de axiones. Los astrónomos creen que en el futuro se sumarán más datos de otros telescopios, incrementando la información y resolviendo la incógnita.

Para verificar el hallazgo, los especialistas deberán comprobar que el exceso energético es producido por axiones, por lo tanto la mayor parte de la radiación debería emitirse a energías superiores a las que los telescopios XMM-Newton y Chandra son capaces de detectar. Con el propósito de avanzar al respecto, los investigadores utilizarán un telescopio más nuevo, NuSTAR de la NASA, para observar el área conocida como Magnificent Seven en una gama más amplia de longitudes de onda.

Referencia

Axion Emission Can Explain a New Hard X-Ray Excess from Nearby Isolated Neutron Stars. Malte Buschmann, Raymond T. Co, Christopher Dessert, and Benjamin R. Safdi. Physical Review Letters (2021).DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.126.021102

Foto: Manouchehr Hejazi en Unsplash.

Pablo Javier Piacente

Pablo Javier Piacente

Pablo Javier Piacente es periodista especializado en comunicación científica y tecnológica.

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