Misteriosos electrones pueden ser un signo de la materia oscura
Experimento ATIC
La materia oscura está demostrando ser menos esquiva de lo que su nombre sugiere. Su firma ha sido detectada por un experimento a bordo de un globo que midió un número sorprendentemente alto de electrones energéticos fluyendo desde el espacio.
Los electrones de alta energía se encontraron en el espacio y se aceleran cuando las estrellas explotan como supernovas. Pero un detector a bordo de un globo volando sobre la Antártica llamado Calorímetro Avanzado de Ionización Fina (ATIC) ha detectado 70 electrones de alta energía más que en el nivel normal del fondo atribuido a estallidos de supernova.
John Wefel de la Universidad Estatal de Louisiana en Baton Rouge, que lideró la colaboración, dice que existen dos posibles explicaciones.
Los electrones podría proceder de un objeto astrofísico cercano, tal como un púlsar, que está a 3000 años luz de la Tierra. Pero el equipo ha pasado cuatro años tratando de hacer encajar la señal con tal objeto y hasta ahora no lo han logrado.
La alternativa es que los electrones se produjeron cuando dos partículas de materia oscura se encuentran y destruyen entre sí. Tal hipótesis se reforzó mediante las energías observadas en los electrones, que varían entre los 300 y 800 gigaelectronvoltios.
“No existe nada que conozcamos en la astrofísica o física de alta energía que tenga lugar en este rango de energía”, dice Wefel.
Dimensiones extraEs más, la señal tuvo un pico en 650 GeV y rápidamente cayó al nivel de fondo de 800 GeV. De acuerdo con Wefel, este es el tipo de señál que se esperaría si un tipo de partícula exótica conocida como partícula de Kaluza-Klein fuese el culpable de la materia oscura, con el pico en 650 GeV correspondiente a su masa.
Este tipo de
partícula es un WIMP (partícula masiva de interacción débil), uno de los candidatos más prometedores para la materia oscura, y procede de las teorías en las que el universo tiene dimensiones espaciales extra.
Estas dimensiones extra sólo pueden detectarse observando WIMPS que se hayan filtrado en las cuatro dimensiones (tres espaciales y una temporal) que nos son familiares.
Los años anteriores han sido buenos para los cazadores de materia oscura. En 2007, el satélite WMAP de la NASA, el cual mide el brillo del Big Bang, captó un exceso de microondas desde el centro de nuestra galaxia. Esta “bruma de WMAP” podría ser la radiación producida cuando colisionan las partículas de materia oscura.
Otras señales
Hace algunos meses, otro grupo encontró convincentes pistas de materia oscura en medidas de antimateria tomadas por un detectar conocido como PAMELA.
Entonces, ¿cómo encajan los resultados de ATIC con estos?
Incluso aunque los datos de PAMELA cubren un rango de energía distinto de la señal de ATIC, Wefel cree que “no existe contradicción entre ATIC y PAMELA, al menos dentro de la incertidumbre de los datos disponibles actualmente”, dijo a New Scientist. “Es posible que podamos estar observando la misma fuente”.
Pero ATIC ha detectado 200 veces más potencial materia oscura que WMAP en el centro galáctico. “Necesitamos un factor de incremento de 200 para que los resultados sean compatibles”, dice Wefel. “Por lo que la bruma de WMAP es incorrecta, la teoría está equivocada, o la materia oscura no está distribuida de manera uniforme por todos sitios”.
La búsqueda continúa
Con tantas preguntas sin respuesta, ¿seremos capaces alguna vez de decir que se ha observado de forma concluyente la energía oscura? Wefel cree que los experimentos tales como el recientemente lanzado Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi deberían continuar el descubrimiento de nuevas posibles fuentes de materia oscura. Estas fuentes tendrán que ser estudiadas en otras longitudes de onda con otros instrumentos para determinar sus propiedades.
“Entonces deberíamos ver si alguno de ellos tiene la capacidad de producir la señal electrónica que observó ATIC”, dice Wefel. “¿Cuánto tienes que buscar antes de darte por vencido? No puedo decirlo, pero sospecho que tendremos que esperar hasta que Fermi y otros instrumentos agoten sus nuevas fuentes de descubrimientos. Mientras tanto otros experimentos intentarán estudiar los electrones en más detalle para ver si pueden “captar” la firma de la aniquilación de materia oscura”.
No obstante las piezas encajan, otros expertos dicen que el descubrimiento de ATIC es intrigante. Esto es debido a que aún quedan algunas cuestiones sobre qué es lo que acelera los electrones y otras partículas cargadas en el espacio, conocidas como rayos cósmicos.
“Incluso si se demuestra que no es materia oscura, el misterio de cómo se producen los rayos cósmicos de alta energía aún es un misterio, y este trabajo ayudará a arrojar luz sobre esto”, cree Andy Taylor, astrofísico de la Universidad de Edimburgo.
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