Comienzan a buscar ¿y a detectar? axiones en el espacio intergaláctico
COSMOLOGÍA / FÍSICA.
El axión es una hipotética partícula elemental sobre cuya posible existencia comenzó a especularse a finales de la década de 1970. Si los axiones existen, podría ser la identidad de la materia oscura, una clase misteriosa de materia que resulta indetectable excepto por su influencia gravitacional.
Los núcleos de las galaxias con agujeros negros supermasivos emiten radiación electromagnética, incluyendo rayos gamma (γ) (panel izquierdo). Si los axiones existieran, algunos de los rayos gamma se convertirían, hipotéticamente, en axiones (a) al atravesar los campos magnéticos de los cúmulos de galaxias. Pero dado que estos campos magnéticos son muy complejos, es imposible predecir tal conversión a axiones en un solo caso, lo que da lugar a datos confusos (panel central). Sin embargo, al combinar los datos de muchos de esos casos en distintos puntos del universo, aparece una firma peculiar (panel derecho). Ilustración: Lidiia Zadorozhna
La comunidad científica llegó hace tiempo a la conclusión de que hay materia extra y oculta, distribuida de un modo que tampoco se corresponde con la simple presencia de agujeros negros convencionales, y que es la responsable de que las galaxias no se fragmenten en tiras cuando giran sobre sí mismas. Esta materia extra, la materia oscura, es más abundante incluso que la materia normal, que es de la que está hecho todo el universo visible.
De entre todos los candidatos posibles a identidad de la materia oscura, el axión es el que últimamente parece ser el más plausible. Sin embargo, detectarlo se ha venido considerando prácticamente imposible, hasta ahora…
Unos físicos han ideado un modo de servirse de los enormes campos magnéticos de los cúmulos de galaxias, así como de agujeros negros lejanos, para detectar indirectamente la presencia de axiones.
El trabajo es obra de un equipo integrado, entre otros, por Denys Malyshev, del Instituto de Astronomía y Astrofísica de la Universidad de Tubinga en Alemania, así como Oleg Ruchayskiy y Lidiia Zadorozhna, del Instituto Niels Bohr de la Universidad de Copenhague en Dinamarca.
La estrategia ideada por el equipo es examinar la radiación electromagnética procedente de los núcleos de ciertas galaxias lejanas muy brillantes, en los cuales hay sendos agujeros negros supermasivos.
Parte de esta radiación, al pasar a través de los vastos campos magnéticos que se encuentran en los cúmulos galácticos, podría hipotéticamente transformarse en axiones. Esta transformación dejaría tras de sí pequeñas fluctuaciones en los datos extraídos mediante el análisis de la radiación que llega a la Tierra. Pero cada señal individual es tan débil que, por sí sola, se pierde en el “ruido de fondo” del universo.
Los autores del nuevo estudio recurrieron a una táctica alternativa: en vez de intentar aislar señales individuales, observaron un total de 32 agujeros negros supermasivos de núcleos de galaxias situadas detrás de cúmulos galácticos y luego combinaron todos los datos de las observaciones de todos esos objetos astronómicos.
Cuando los investigadores analizaron el conjunto total de datos, se sorprendieron al descubrir un patrón, en cierto modo estadístico, que se asemejaba a la firma predicha para el axión.
Normalmente, la señal de estas partículas resultaría imperceptible ya que parecería “ruido” aleatorio. Pero Malyshev, Ruchayskiy, Zadorozhna y sus colegas se dieron cuenta de que, al combinar datos de muchas fuentes diferentes, ese aparente ruido aleatorio se manifestaba siguiendo un patrón sutil, aunque reconocible.
Aunque el patrón revelado por los autores del estudio no es una prueba definitiva de la existencia de los axiones, su investigación puede ser un paso clave hacia el descubrimiento de la naturaleza de la materia oscura.
En estas primeras observaciones, los investigadores se han centrado en un tipo específico de radiación electromagnética, los rayos gamma, pero el método también se puede utilizar en otros tipos de radiación, como por ejemplo los rayos X.
Malyshev, Ruchayskiy, Zadorozhna y sus colegas exponen los detalles técnicos de su estrategia de observación y de los primeros resultados obtenidos con ella en la revista académica Nature Astronomy, bajo el título “Constraints on axion-like particles from active galactic nuclei seen through galaxy clusters”.
Por: Redacción.
Sitio Fuente: NCYT de Amazings