La materia oscura es uno de los grandes enigmas de la astrofísica, representando aproximadamente el 85% de la materia del universo. Durante 90 años, ha eludido la detección directa por parte de los científicos. Sin embargo, un nuevo estudio realizado por la Universidad de California en Berkeley sugiere que un único evento cósmico podría revelar su secreto en un lapso de apenas 10 segundos.
Materia oscura: hipotéticas partículas
Los investigadores, liderados por Benjamin Safdi, profesor asociado de física en la UC Berkeley, han centrado sus esperanzas en el axión, una partícula que se ha convertido en la candidata más prometedora para explicar la materia oscura. Según los científicos, estas hipotéticas partículas podrían generarse en masa durante los primeros 10 segundos del nacimiento de una estrella de neutrones, que ocurre cuando una estrella masiva colapsa en una supernova.
Se postula que estos axiones, de existir, escaparían rápidamente de la estrella y se transformarían en rayos gamma de alta energía al interactuar con el intenso campo magnético de la recién nacida estrella de neutrones, que es decenas de miles de millones de veces más potente que cualquier campo que se pueda generar en la Tierra. La ventaja de este fenómeno es que un telescopio de rayos gamma suficientemente sensible podría detectarlos de inmediato, lo que a su vez confirmaría la existencia de la materia oscura.
La limitación actual de los telescopios
El desafío radica en que actualmente solo existe un telescopio capaz de detectar estos rayos gamma: el Telescopio Espacial Fermi. En este contexto, la suerte juega un papel crucial, ya que hay solo una probabilidad entre diez de que el telescopio esté apuntando en la dirección correcta cuando ocurra la próxima supernova cercana.
La urgencia de esta situación es evidente. Como señala Safdi en su estudio, publicado en Physical Review Letters, una única detección permitiría medir la masa del axión si esta es superior a 50 microelectronvoltios (micro-eV, o μeV), lo que equivale a aproximadamente una 10 milmillonésima parte de la masa del electrón. Según el comunicado de la UC Berkeley, este descubrimiento no solo resolvería el misterio de la materia oscura, sino que también podría ayudar a esclarecer otros enigmas fundamentales de la física.
El axión: una partícula que podría resolver múltiples misterios
La historia del axión es notable en el ámbito de la física. A diferencia de otras partículas propuestas específicamente para explicar la materia oscura, el axión surgió en los años setenta como solución a un problema completamente diferente: el enigma del CP fuerte en la cromodinámica cuántica. Posteriormente, los científicos descubrieron que estas hipotéticas partículas poseían todas las características necesarias para ser también la esquiva materia oscura.
Los axiones son partículas sin carga eléctrica, extremadamente ligeras y, según las predicciones, abundantes en todo el universo. Lo que hace a los axiones particularmente interesantes es su relación con los campos magnéticos. Estas partículas tendrían la capacidad de transformarse en fotones detectables al interactuar con campos magnéticos intensos, una propiedad que podría ser clave para su descubrimiento.
Si el Telescopio Fermi lograra captar los rayos gamma producidos por esta transformación durante una supernova, los científicos de Berkeley afirman que podrían determinar todas las propiedades fundamentales del axión en un solo evento. Este descubrimiento no solo resolvería el misterio de la materia oscura, sino que también podría ser la clave para desentrañar otros enigmas fundamentales de la física, desde la teoría de cuerdas, que propone una hipótesis sobre la geometría subyacente del universo, hasta el desafío de unificar la gravedad, que explica las interacciones a escalas cósmicas, con la teoría de la mecánica cuántica, que describe lo infinitesimal.
Una propuesta para mejorar la detección: GALAXIS
Para no dejar este descubrimiento al azar, los científicos están proponiendo lanzar una flotilla de satélites de rayos gamma, denominada GALAXIS (GALactic AXion Instrument for Supernova), que tendría la capacidad de cubrir el 100% del cielo las 24 horas del día, asegurando que no se escape ningún destello de axiones. La última supernova cercana ocurrió en 1987 en la Gran Nube de Magallanes, y aunque había un telescopio de rayos gamma observando en ese momento, no era lo suficientemente sensible para detectar la señal.
Safdi advierte: “Sería una verdadera lástima que mañana estallara una supernova y perdiéramos la oportunidad de detectar el axión”, reconociendo que podríamos tener que esperar otras cinco décadas para la siguiente oportunidad. “No hay materia ordinaria que pudiera crear un evento así”, añadió, enfatizando la importancia de estar preparados para este momento único. La próxima supernova cercana podría ocurrir en cualquier momento, y con ella, la posibilidad de resolver uno de los mayores misterios del cosmos en apenas 10 segundos.
