Los positrones culpables de los rayos gamma galácticos

Un equipo de astrofísicos ha resuelto el misterio de la distribución de rayos gamma en nuestra Galaxia. Mientras que algunos investigadores habían propuesto que la distribución sugería una forma indetectable de "materia oscura", el equipo de la Universidad de California, San Diego propuso una explicación basada en los modelos estándar de física.

Observatorio de rayos gamma INTEGRAL de la Agencia Espacial Europea

En dos artículos científicos separados, el más reciente de los cuales aparece en el número del 10 de julio de la revista the journal Physical Review Letters, se muestra que esta distribución de rayos gamma puede explicarse por "positrones" (la antipartícula del electrón) que se propagan por la Galaxia surgidos a partir de la desintegración de elementos creados por explosiones estelares masivas. Esto significa según los científicos que la distribución observada de rayos gamma no es evidencia de la materia oscura.

"No hay mucho misterio", declaró Richard Lingenfelter, investigador del Centro de Astrofísica y Ciencias del Espacio de la Universidad de California (UCSD) que desarrolló estos estudios junto con Richard Rothschild, también de UCSD y James Higdon, profesor de Física en Claremont Colleges. "La distribución rayos gamma observada es de hecho bastante consistente con la visión estándar."

Durante los pasados cinco años las medidas de rayos gamma del satélite europeo INTEGRAL habían dejado perplejos a los astrónomos, llevando a algunos a sostener que este "gran misterio" existía debido a que la distribución de estos rayos gamma a lo largo de diferentes partes de la Vía Láctea no era como se esperaba.

Para explicar la causa del misterio algunos astrónomos habían teorizado la existencia de varias formas de materia oscura, que los astrónomos sospechan que existe debido a los extraños efectos gravitatorios en la materia visible como estrellas y galaxias pero cuya existencia todavía no ha podido probarse.

Lo que se sabe seguro es que nuestra Galaxia y otras están llenas de partículas subatómicas conocidas como positrones, la partícula de antimateria que se contrapone a los conocidos electrones. Cuando un electrón y un positrón colisionan en el espacio, ambas partículas se aniquilan y se convierten en rayos gamma.

"Estos positrones nacen casi a la velocidad de la luz, y viajan a lo largo de miles de años-luz antes de frenarse en densas nubes de gas y colisionar con electrones para aniquilarse en una danza de la muerte", explica Higdon. "Se frenan debido al arrastre de otras partículas durante su viaje a través del espacio. Su viaje también está perturbado por las numerosas fluctuaciones de campo magnético que los desvían y dispersan al acercarse. Todo esto debe tenerse en cuenta para calcular la distancia media que los positrones viajarían desde su lugar de nacimiento en las explosiones supernova."

Algunos positrones se dirigen hacia el centro de la Galaxia, mientras que otros lo hacen hacia el exterior de la Vía Láctea hacia una región conocida como "halo galáctico", otros son atrapados en los brazos espirales, explicó Rothschild. “Aunque calcular esto está mucho más allá de la capacidad de las supercomputadoras más rápidas, pudimos estimar cuantos positrones viajan a través de la Galaxia."

Los científicos calcularon que la mayor parte de los rayos gamma debería concentrarse en las regiones internas de la Galaxia, tal y como se observa en los datos de satélite, informó el equipo en el artículo publicado el pasado mes en the Astrophysical Journal.

"La distribución observada de los rayos gamma es consistente con el modelo estandar en el que la fuente de los positrones es la desintegración radioactiva de los isótopos de níquel, titanio y aluminio producidos en las explosiones supernova de las estrellas más masivas que el Sol", añadió Rothschild.

En el otro artículo publicado esta semana en Physical Review Letters, los científicos señalan que asumir para este largo misterio la exótica explicación de la desintegración de la materia oscura o su aniquilación es un error, puesto que asume que los positrones se aniquilan muy cerca de las estrellas en las que se originan.

"Claramente demostramos que este no es el caso, y que la distribución de rayos gamma observados por los telecopios no era una detección o indicativo de la presencia de materia oscura" añadió Lingenfelter.

Fuente original Universe Today

Vía Odisea Cósmica