En las profundidades del universo, mucho más allá de nuestro alcance, se esconden algunos de los secretos más desconcertantes de la naturaleza. Uno de estos misterios, la materia oscura, puede haber encontrado un cómplice improbable: los restos densos y colapsados de estrellas muertas.
Conocidas como estrellas de neutrones, estas centrales eléctricas giratorias y magnéticas podrían estar produciendo partículas hipotéticas llamadas axiones. De ser cierto, estas partículas podrían constituir la misteriosa materia oscura del universo.
Un equipo de físicos de las universidades de Ámsterdam, Princeton y Oxford ha propuesto que los axiones podrían estar formando densas nubes alrededor de las estrellas de neutrones. Sus hallazgos sugieren que estas “fábricas de materia oscura” podrían, en las condiciones adecuadas, enviar axiones en cascada al espacio. Y sus señales pueden ser débilmente detectables como destellos de luz. Esto significa que las estrellas de neutrones podrían ser nuestra mejor apuesta hasta ahora para encontrar las esquivas partículas de la materia oscura.
Las estrellas de neutrones y la danza de los axiones
Inicialmente se teorizó sobre los axiones para abordar comportamientos inexplicables en el Modelo Estándar de la física de partículas, particularmente con los neutrones. Desde la década de 1970, se los ha considerado como los principales candidatos a materia oscura, junto con otras partículas teóricas como las WIMP y los fotones oscuros.
Según Anirudh Prabhu, investigador de Princeton y coautor del estudio, los axiones podrían convertirse en fotones cerca de las estrellas de neutrones. Este fenómeno se llama efecto Primakoff, donde los campos magnéticos fuertes facilitan esta transformación.
“Cuando vemos algo, lo que sucede es que las ondas electromagnéticas (luz) rebotan en un objeto y golpean nuestros ojos”, dijo Prabhu a Gizmodo. “La forma en que ‘vemos’ los axiones es un poco diferente”. Los axiones no “rebotan” la luz en el sentido habitual, pero el efecto Primakoff les permite volverse visibles como luz en las condiciones adecuadas.
Algunas estrellas de neutrones, conocidas como magnetares, tienen algunos de los campos magnéticos más fuertes del universo. Esto los hace especialmente favorables para estas transformaciones de axiones en luz. Pero por muy convincente que suene este escenario, detectar axiones sigue siendo excepcionalmente difícil. A diferencia de la luz visible, estas ondas electromagnéticas nacidas de axiones pueden variar en longitud de onda desde una fracción de pulgada hasta más de media milla. La atmósfera de la Tierra bloquea muchas de estas longitudes de onda largas, lo que significa que podría requerirse un radiotelescopio espacial para su detección.
Capturar un destello de materia oscura
Buscar axiones alrededor de las estrellas de neutrones no es sencillo. Nadie está realmente seguro de que existan en primer lugar. Y, si son reales, las señales que producen son débiles y requerirían un equipo sensible y especializado. Algunos científicos, como el físico de partículas Benjamin Safdi de la UC Berkeley, ven el potencial de los axiones en entornos astrofísicos extremos, pero señala los desafíos que se avecinan.
“Hay muchas incertidumbres”, dijo Safdi, “esto no es culpa de los autores; es simplemente un problema dinámico y difícil”.
Alternativamente, las nubes de axiones podrían liberar una explosión repentina de luz cuando una estrella de neutrones llega al final de su vida. Un proceso de este tipo podría llevar billones de años, lo que haría imposible observarlo durante nuestra vida.
Sin embargo, a pesar de los obstáculos, el estudio proporciona restricciones esenciales sobre las propiedades de los axiones, refinando la búsqueda de esta esquiva partícula y proporcionando una hoja de ruta para futuros estudios. El equipo de Prabhu sugiere que los radiotelescopios existentes, si se perfeccionan lo suficiente, podrían mejorar la sensibilidad para la detección de axiones. Sin embargo, un radioobservatorio espacial dedicado podría mejorar drásticamente nuestras posibilidades de detectar axiones.
Propuestas como el Radiotelescopio de Cráteres Lunares (LCRT) de la NASA, un radiotelescopio masivo previsto en el lado oculto de la Luna, podrían salvar esta brecha. Un instrumento de este tipo podría estar aislado de la interferencia de la Tierra y detectar las señales de longitud de onda larga que se espera que emitan los axiones.
Nuestra mejor apuesta
Aunque todavía son hipotéticos, los axiones pueden finalmente estar a punto de pasar de la especulación teórica a la realidad detectable. Como dijo Safdi, “los axiones son una de nuestras mejores apuestas para la nueva física… trabajos como este podrían fácilmente abrir el camino hacia el descubrimiento”.
Y así, en la silenciosa oscuridad del espacio, las estrellas de neutrones continúan su danza, tal vez en compañía de las esquivas partículas de materia oscura. Si tenemos suerte, y si el universo coopera, pronto se revelará un atisbo de ese oscuro misterio. Y tal vez estemos un paso más cerca de comprender el andamiaje invisible del cosmos.
Los hallazgos fueron descritos en la revista Physical Review X.
Fuente: ZME Science.
