La luz apaga las afirmaciones sobre la materia oscura

La luz estelar tiene en cuenta las anómalas señales de electrones.

Invocando los efectos de la luz estelar, los teóricos han creado un modelo de comportamiento de los electrones galácticos, arrojando dudas sobre una señal que algunos habían deseado que apuntase a la detección de materia oscura.

En los últimos dos años, varios experimentos – en el espacio, en tierra y en un globo – han informado de la detección de más electrones de alta energía de los esperados girando alrededor de la galaxia. Muchos teóricos atribuyeron este superávit de electrones al efecto de púlsares cercanos, o, más provocativamente, a la materia oscura – el esquivo material que se cree que forma el 85% de la materia del universo.

Un artículo que se publicará en el ejemplar del 10 de febrero en la revista Astrophysical Journal¹ dice que ambas explicaciones son incorrectas. Los electrones de alta energía pueden producirse de forma natural cuando la luz estelar a través de la que pasan se tiene en cuenta de forma más correcta, dicen uno de los autores del artículo — Vahé Petrosian, teórico en el Instituto Kavlide Astrofísica de Partículas y Cosmología en la Universidad de Stanford en California. “Tenemos que poner la materia oscura de nuevo en la estantería”, dice.

Efecto de dispersión

Los electrones galácticos se cree que se originan en las explosiones de supernova, y los modelos convencionales predicen que pierden energía cuando pasan a través del campo magnético de la Vía Láctea. La aniquilación de las partículas de materia oscura propuestas también crearía electrones, y algunos teóricos habían interpretado las recientes detecciones experimentales de un superávit de electrones de alta energía como prueba de este proceso.

Pero la luz estelar también dispersa los electrones. Petrosian dice que la luz estelar elimina la energía de la mayor parte de los electrones de una forma que hace parecer que hubiese un exceso de ciertos electrones de alta energía. Los modelos del grupo de Stanford muestran un exceso que es similar al que informó el Telescopio Espacial de rayos gamma Fermi de la NASA; El Sistema Esteoroscópico de Alta Energía (HESS), un detector terrestre en Namibia; y el Calorímetro Avanzado de Ionización Fina (ATIC), un detector en un globo que voló sobre la Antártica.

El portavoz de HESS Werner Hofmann dice que los modelos del grupo de Stanford son “bastante posibles” y harían muy difícil que la materia oscura estuviese detrás de la señal de los electrones de alta energía. “Diría que no hay ninguna razón convincente para invocar explicaciones exóticas”, dice Hofmann, astrofísico en el Instituto Max Planck de Física Nuclear en Heidelberg, Alemania.

Necesidad de nuevas ideas

Más desafiante para el grupo fue la explicación de una señal que surge de un satélite italiano, PAMELA (Carga para la Exploración de Materia Antimateria y Astrofísica de Núcleos Ligeros), que mide las proporciones de electrones a positrones, sus compañeros de antimateria. Una proporción mayor de positrones de alta-energía también se ha interpretado como posible señal de materia oscura.

Pero modificando levemente los parámetros de su modelo, el grupo de Stanford también pudo imitar los resultados de PAMELA. Como en los electrones, los positrones también se cree que se originan cerca de las supernovas — aunque a través de colisiones secundarias de protones. Incrementando la densidad del gas y el número de fotones cerca de estas supernovas – ambos escenarios posibles dado que las supernovas tienen lugar en regiones de formación estelar ricas en gas cerca de grandes cantidades de estrellas – el modelo predice positrones de alta energía similares a los que informó PAMELA. “Es una nueva posibilidad a considerar y una nueva forma de lograr positrones de 100 GeV [gigaelectrón-voltios] en nuestro Sistema Solar”, dice Dan Hooper, teórico de materia oscura en el Laboratorio del Acelerador Nacional Fermi en Batavia, Illinois. “Necesitamos todas las ideas que podamos conseguir”.

Usar los electrones de alta energía como representantes de la materia oscura es sólo una de las muchas aproximaciones en esta búsqueda. El Gran Colisionador de Hadrones en el CERN, el laboratorio de física de partículas europeo cerca de Ginbebra, en Suiza, puede crear materia oscura cuando haga impactar protones de alta energía. Y los experimentos subterráneos usan entornos tranquilos para observar los extraños retrocesos de los núcleos atómicos que debería provocar las partículas de materia oscura ocasionalmente. En diciembre, un grupo de detección subterránea informó de que podian haber visto dos eventos de colisiones de materia oscura – suficiente para lograr atención, pero no lo bastante para hacer una detección definitiva.

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Artículo de referencia: 1. Stawarz, Ł. , Petrosian, V. & Blandford, R. D. Astrophys. J. 710, 236-247 (2010); advance online publication doi:10.1088/0004-637X/710/1/236

Autor: Eric Hand
Fecha Original: 28 de enero de 2010
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Vía Ciencia Kanija