La historia de la "materia oscura inelástica" comienza aproximadamente un kilómetro bajo la montaña Gran Sasso en Italia, que es el hogar del experimento subterráneo DAMA. Allí, un conjunto de detectores espera observar los destellos de luz predichos cuando una partícula de materia oscura impacta con un núcleo del experimento. Aunque tales colisiones son muy raras, en teoría debería haber más destellos en verano, cuando la Tierra orbita contra el predominante 'viento' de materia oscura de nuestra galaxia.
El equipo de DAMA reclamó la primera de tales señales en 2000, y a lo largo de la década ha incrementado continuamente su precisión. En los análisis más recientes, los investigadores afirman tener pruebas de partículas de materia oscura en una significación estadística de 8,9 sigma o, dicho de otra forma, casi tan preciso como se podría esperar.
Estos resultados, no obstante, no han convencido a muchos físicos. Parte del problema es que podría haber algún otro factor que lo module con las estaciones, imitando por tanto la señal tan buscada de materia oscura. Pero más problemático es que otros experimentos de detección directa -CDMS en los Estados Unidos o ZEPLIN en el Reino Unido, por ejemplo- no han encontrado señales que encajen usando detectores diferentes.
Para solventar esto, algunos físicos han propuesto distintos tipos de materia oscura que interactuarían sólo con los detectores de DAMA. Uno de estos, la materia oscura inelástica, fue propuesto en 2001 por David Smith de la Universidad de California en Berkeley y Neal Weiner de la Universidad de Washington. Al contrario que la materia osura "elástica" normal, la inelástica se haría más pesada cuando impacta con un núcleo atómico de suficiente masa. Por lo que debido a que el yoduro de sodio tiene el núcleo más masivo, sólo DAMA sería capaz de dar a la materia oscura inelástica el salto de masa que le permita dispersarse y producir los destellos reveladores.
Ahora, dos grupos independientes han tratado de encontrar formas de observar la materia oscura inelástica en un lugar fuera del laboratorio: en las viejas estrellas enanas blancas. Las enanas blancas son las formas tenues y compactas que adoptan la mayor parte de estrellas en sus últimos años, cuando envejecen y se enfrían. Las más frías y viejas tienden a residir en los centros de las galaxias, o en regiones de alta densidad de materia oscura.
Los dos grupos -uno que incluye a Dan Hooper y sus colegas del Fermilab en los Estados Unidos; y el otro a Matthew McCullough de la Universidad de Oxford y Malcolm Fairbairn del King’s College de Londres en el Reino Unido- han calculado cómo debería interactuar la materia oscura con los núcleos atómicos de una vieja enana blanca cuando es acelerada hacia ella por las enormes fuerzas gravitatorias de la estrella. De acuerdo con sus cálculos, la materia oscura inelástica debería interactuar con mucha más fuerza que la materia oscura elástica, lo que significa que la estrella acabaría absorbiendo mucha más. Y esta masa añadida podría significar a su vez que la temperatura de la estrella se mantiene un poco más alta, alrededor de 7.000 K en oposición a los 3.000 K.
"Si miras (a una región densa de materia oscura) y, en lugar de ver enanas blancas muy frías, ves enanas blancas a, digamos, seis o siete mil Kelvin, entonces puede decir, hey, tal vez esas enanas blancas se estén enfriando, pero han llegado al mínimo y no pueden enfriarse más, debido a que la materia oscura inelástica las está calentando", explica Hooper. "Y esa sería una prueba de la materia oscura inelástica".
Ambos grupos sugieren una búsqueda de enanas blancas inusualmente calientes como medio de encontrar pruebas de materia oscura inelástica, aunque hay diferencias entre sus estudios. Mientras que McCullough y Fairbairn se han centrado en las regiones cerradas de estrellas estrechamente ligadas conocidas como cúmulos globulares, el grupo de Hooper cree que hay mayores densidades de materia oscura en los centros galácticos, lo cual haría la búsqueda de enanas blancas más fácil. Aún así, McCullough señala que el tema no está zanjado. "Sin importar los detalles de la estimación de la cantidad de materia oscura, es un escenario muy interesante buscar pruebas de materia oscura inelástica", añade.
Weiner -ahora en la Universidad de Nueva York- está de acuerdo con el grupo de Hooper en que los centros galácticos presentan las regiones más prometedoras para probar la hipótesis. No obstante, también cree que las observaciones de las enanas blancas viejas podrían usarse para cartografiar las distribuciones de materia oscura una vez que los experimentos de detección directa hayan encontrado la auténtica naturaleza de las partículas de materia oscura. "En lugar de ser test para las teorías de materia oscura, (las enanas blancas) pueden convertirse en excelentes sondas de la estructura del halo de materia oscura de la galaxia", comenta. "Puede ser que la verdadera importancia de estos trabajos lleguen después de que conozcamos qué es la materia oscura, lo cual es un proyecto realmente apasionante".
Imagen: Nebulosa planetaria NGC 3132, en el centro puede observarse una enana blanca.
.jpg)
0 comentarios:
Publicar un comentario