En 2023, la misión OSIRIS-REx de la NASA trajo consigo una muestra de polvo y rocas recogidas en el asteroide cercano a la Tierra Bennu. Además de la información sobre el universo obtenida de la propia muestra, los datos generados por OSIRIS-REx también podrían representar una oportunidad para investigar nueva física. Como se describe en Communications Physics, un equipo de investigación internacional dirigido por el Laboratorio Nacional de Los Álamos utilizó los datos de seguimiento del asteroide para estudiar la posible existencia de una quinta fuerza fundamental del universo.
“Interpretar los datos que vemos del seguimiento de Bennu tiene el potencial de aumentar nuestra comprensión de los fundamentos teóricos del universo, lo que podría renovar nuestra comprensión del Modelo Estándar de la física, la gravedad y la materia oscura”, dijo Yu-Dai Tsai, autor principal del artículo. “Las trayectorias de los objetos a menudo presentan anomalías que pueden ser útiles para descubrir nueva física”.
Dadas las implicaciones para la defensa planetaria, los asteroides cercanos a la Tierra son seguidos de cerca. El equipo aplicó los datos de seguimiento terrestre recopilados antes y durante la misión OSIRIS-REx a una investigación de extensiones del Modelo Estándar de la física, que describe tres de las cuatro fuerzas fundamentales conocidas del universo.
Los datos astrométricos ópticos y de radar han ayudado a limitar (o establecer con un grado de precisión) la trayectoria de Bennu desde que se descubrió en 1999. La misión OSIRIS-REx aportó datos de seguimiento de navegación óptica y radiométricos de banda X.
“Las estrictas restricciones que hemos logrado se traducen fácilmente en algunos de los límites más estrictos jamás establecidos para las quintas fuerzas de tipo Yukawa”, dijo Sunny Vagnozzi, profesor asistente en la Universidad de Trento en Italia y coautor del artículo. “Estos resultados resaltan el potencial del seguimiento de asteroides como una herramienta valiosa en la búsqueda de bosones ultraligeros, materia oscura y varias extensiones bien motivadas del Modelo Estándar”.
Las anomalías conducen a descubrimientos
La trayectoria de un objeto celeste se ve afectada por la gravedad y otros factores. Comprender la física de las trayectorias puede revelar misterios, especialmente cuando existen anomalías en la trayectoria. Es bien sabido que, mucho antes de que se observara realmente, el planeta Neptuno se dedujo a partir de observaciones de irregularidades en la órbita del cercano planeta Urano.
Utilizando datos de trayectoria y el modelado resultante del seguimiento de Bennu, el análisis de los equipos estableció restricciones sobre una posible quinta fuerza y el papel de una posible partícula mediadora, como un bosón ultraligero, en esa quinta fuerza. La presencia de una partícula mediadora que pudiera actuar sobre una quinta fuerza se manifestaría en la órbita alterada de un asteroide como Bennu, por lo que estudiar los datos de seguimiento es tan importante para la física.
Una nueva partícula, como un bosón ultraligero, podría representar una extensión del Modelo Estándar para incluir la materia oscura y la energía oscura, que están fuertemente sugeridas por observaciones cosmológicas y astrofísicas, pero que aún no se han incorporado al marco general. Aunque se cree que la materia oscura constituye quizás el 85% de la materia total del universo, la ciencia sigue sin estar segura de qué partículas y fuerzas la componen.
Próxima parada: Apofis
Tsai y otros exploraron por primera vez la investigación de la física de quinta fuerza con asteroides con una investigación publicada en el Journal of Cosmology and Astroparticle Physics en 2023, antes de abordar Bennu. El equipo planea seguir desarrollando su trabajo sobre Bennu en el futuro con el seguimiento del asteroide Apofis, que pasará a 20.000 millas de la Tierra en 2029.
La nave espacial OSIRIS-APEX de la NASA se acercará al asteroide y levantará polvo. Eso y las observaciones del impacto de la gravedad de la Tierra en Apofis mientras navega proporcionarán datos para continuar la búsqueda de la física de quinta fuerza. El equipo está considerando nuevas tecnologías cuánticas espaciales y misiones espaciales dedicadas para mejorar la precisión del seguimiento o buscar directamente materia oscura.
