La luz estelar es responsable de las anómalas señales de electrones, no la materia oscura

Apelando a los efectos de la luz estelar, los teóricos han creado un modelo de comportamiento de los electrones galácticos, lo que pone en duda una señal que algunos esperaban que indicara la detección de materia oscura

Durante los últimos dos años, varios experimentos —en el espacio, en superficie y en un globo— reportaron la detección de más electrones de alta energía de los que se esperaba circulando por la galaxia. Muchos teóricos atribuyeron este excedente de electrones al efecto de unos púlsares cercanos o, algo más provocativo, a la materia oscura, la evasiva sustancia que se cree que conforma el 85 % de la materia en el universo.

Un artículo que será publicado en la edición del 10 de febrero del Astrophysical Journal dice que ambas explicaciones son erróneas. Los electrones de alta energía pueden ser producidos de manera natural cuando se considera correctamente la luz de las estrellas a través de la que circulan, dice uno de los autores del artículo, Vahé Petrosian, un teórico en el Instituto Kavli para Astrofísica de Partículas y Cosmología en la Universidad de Stanford en California. «Tenemos que poner la materia oscura de regreso a un estante», dijo.

Efecto de dispersión

Se piensa que los electrones galácticos se originan en las explosiones de supernova, y los modelos convencionales predicen que pierden energía cuando pasan a través del campo magnético de la Vía Láctea. La aniquilación de las propuestas partículas de materia oscura también crearía electrones, y algunos teóricos habían interpretado las detecciones experimentales recientes que mostraban un exceso de electrones de alta energía como evidencia de este proceso.

Pero la luz estelar también dispersa a los electrones. Petrosian dice que la luz estelar suprime la energía de la mayor parte de los electrones de una manera que hace parecer que hubiese un exceso de ciertos electrones de alta energía. Los modelos hechos por el grupo de Stanford muestran un exceso similar al que informó el Telescopio Espacial Fermi de Rayos Gamma de la NASA; El Sistema Esteoroscópico de Alta Energía (HESS), un detector basado en tierra en Namibia y el Calorímetro Avanzado de Ionización Fina (ATIC), un detector ubicado sobre un globo que voló sobre la Antártida.

Un portavoz de HESS, Werner Hofmann, dice que los modelos del grupo de Stanford son “bastante posibles”, y harían muy difícil asignarle una acción importante a la materia oscura en la señal de los electrones de alta energía. “Yo diría que no hay ninguna razón de peso para invocar explicaciones exóticas”, dijo Hofmann, astrofísico en el Instituto Max Planck de Física Nuclear en Heidelberg, Alemania.

Se necesitan nuevas ideas

Un desafío mayor para el grupo fue la explicación de una señal que llegó de un satélite italiano, PAMELA (Carga para la Exploración de Materia Antimateria y Astrofísica de Núcleos Ligeros), que mide la proporción de electrones a positrones, sus socios de antimateria. También se ha interpretado una proporción mayor de positrones de alta-energía como una posible indicación de materia oscura.

Pero ajustando parámetros en su modelo, el grupo de Stanford también pudo lograr resultados parecidos a los de PAMELA. Al igual que en los electrones, también se cree que los positrones se originan cerca de las supernovas, aunque a causa de colisiones secundarias de protones. Al aumentar la densidad del gas y la cantidad de fotones cerca de estas supernovas —dos escenarios posibles dado que las supernovas se dan en regiones de formación estelar ricas en gas cerca de cantidades de estrellas— el modelo predice la creación de positrones de alta energía similares a los que informó PAMELA. “Es una nueva posibilidad a examinar y una nueva forma de obtener positrones de 100 GeV (giga electrónvoltios) en nuestro Sistema Solar”, dijo Dan Hooper, teórico de materia oscura en el Laboratorio del Acelerador Nacional Fermi en Batavia, Illinois. “Necesitamos todas las ideas que podamos encontrar”.

Usar los electrones de alta energía como representantes de la materia oscura es sólo una de las muchos enfoques em la búsqueda. El Gran Colisionador de Hadrones en el CERN, el laboratorio de física de partículas europeo cerca de Ginbebra, en Suiza, puede crear materia oscura cuando haga impactar entre sí protones de alta energía. Y los experimentos subterráneos se basan en entornos tranquilos para observar los extraños retrocesos de los núcleos atómicos que, ocasionalmente, deberían ser provocados por las partículas de materia oscura. En diciembre, un grupo de detección subterránea informó que podrian haber visto dos sucesos que podrían ser colisiones de materia oscura, lo cual fue suficiente para lograr atención, pero no lo bastante para asentar definitivamente la detección.

Fuente: Nature. Aportado por Eduardo J. Carletti

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