Borde de la supernova RCW 86. Foto: ESO/E. Helder & NASA/Chandra
Dos equipos independientes aseguran haber detectado indicios de la presencia de materia oscura en los rayos cósmicos que alcanzan la atmósfera terrestre procedentes del espacio exterior, a partir de los datos reunidos por la Estación Espacial Internacional (ISS).
Los rayos cósmicos son partículas subatómicas procedentes del espacio exterior. La mayor parte de sus partículas son protones que viajan a una velocidad cercana a la de la luz. La materia oscura es un tipo de materia que no emite ningún tipo de radiación electromagnética ni interactúa tampoco con la radiación electromagnética, por lo que es completamente transparente en el espectro electromagnético.
Su existencia se ha deducido a partir de sus efectos gravitacionales en cuerpos celestes, tales como las estrellas o las galaxias. Se cree que el componente de materia oscura tiene bastante más masa que el componente "visible" del Universo. Aproximadamente, sólo el 5% de la densidad de energía total en el Universo se puede observar directamente. Se estima que en torno al 23% está compuesto de materia oscura.
10.000 rayos cósmicos por minuto
Ahora, el Espectrómetro Magnético Alfa (AMS-02) situado a bordo de la Estación Espacial Internacional ha proporcionado nuevos datos sobre el flujo de antiprotones que alcanzan la atmósfera terrestre. AMS-02 recibe el impacto de diez mil rayos cósmicos por minuto y detecta y cataloga las partículas que lo componen.
Los antiprotones son la dimensión antimaterial de los protones, de tal manera que los protones representan a la materia y los antiprotones a la antimateria. Constituyen una pequeña parte de los rayos cósmicos que circulan por el espacio.
Se sabe que los antiprotones se producen generalmente por la colisión entre los rayos cósmicos de alta energía y el gas interestelar, aunque el CERN de Ginebra también ha logrado crearlos en el Gran Colisionador de Hadrones.
Los antiprotones también pueden producirse hipotéticamente por las colisiones que se producen entre partículas de materia oscura, momento en el que las dos partículas se descomponen en partículas observables. Es decir, pasan de ser antimateria para convertirse en materia.
Los rayos cósmicos son partículas subatómicas procedentes del espacio exterior. La mayor parte de sus partículas son protones que viajan a una velocidad cercana a la de la luz. La materia oscura es un tipo de materia que no emite ningún tipo de radiación electromagnética ni interactúa tampoco con la radiación electromagnética, por lo que es completamente transparente en el espectro electromagnético.
Su existencia se ha deducido a partir de sus efectos gravitacionales en cuerpos celestes, tales como las estrellas o las galaxias. Se cree que el componente de materia oscura tiene bastante más masa que el componente "visible" del Universo. Aproximadamente, sólo el 5% de la densidad de energía total en el Universo se puede observar directamente. Se estima que en torno al 23% está compuesto de materia oscura.
10.000 rayos cósmicos por minuto
Ahora, el Espectrómetro Magnético Alfa (AMS-02) situado a bordo de la Estación Espacial Internacional ha proporcionado nuevos datos sobre el flujo de antiprotones que alcanzan la atmósfera terrestre. AMS-02 recibe el impacto de diez mil rayos cósmicos por minuto y detecta y cataloga las partículas que lo componen.
Los antiprotones son la dimensión antimaterial de los protones, de tal manera que los protones representan a la materia y los antiprotones a la antimateria. Constituyen una pequeña parte de los rayos cósmicos que circulan por el espacio.
Se sabe que los antiprotones se producen generalmente por la colisión entre los rayos cósmicos de alta energía y el gas interestelar, aunque el CERN de Ginebra también ha logrado crearlos en el Gran Colisionador de Hadrones.
Los antiprotones también pueden producirse hipotéticamente por las colisiones que se producen entre partículas de materia oscura, momento en el que las dos partículas se descomponen en partículas observables. Es decir, pasan de ser antimateria para convertirse en materia.
Detección sorpresa
Y esto es lo que dos grupos de científicos han detectado que ocurre dentro de los rayos cósmicos. Debido a la precisión sin precedentes de los datos obtenidos en AMS-02, dos nuevos equipos de astrónomos han publicado sendos artículos por separado, sin conocerse entre sí, utilizando los nuevos datos para argumentar que algunos de los antiprotones se producen por colisiones de partículas de materia oscura.
Esta no es la primera vez que se ha intentado encontrar evidencias de la materia oscura entre los rayos cósmicos. Pero gracias a la precisión de AMS-02, este es el caso más evidente encontrado hasta ahora. Si lo confirman futuras investigaciones, esto podría marcar el comienzo del fin de la búsqueda para identificar partículas de materia oscura, según los investigadores.
Uno de los equipos es alemán y el otro de China. Ambos han analizado la cantidad de antiprotones detectados por el Espectrómetro Magnético Alpha (AMS) instalado en la ISS.
Para su investigación, los dos equipos han intentado determinar la cantidad de antiprotones detectados por el espectrómetro magnético en los dos escenarios posibles de rayos cósmicos, uno con materia oscura y otro sin ella.
El equipo alemán constató que los datos obtenidos se corresponden con un modelo en el que la anulación de las partículas de materia ocurre con una masa de 80 GeV/c 2. Este equipo concluye que el escenario de que se trata de materia oscura es el más concordante con los datos de AMS-02.
Misma conclusión
Por su parte, el equipo chino llegó a la misma conclusión. Intentando determinar la probabilidad de antiprotones originados en colisiones de materia oscura, descubrieron que efectivamente hay una "señal" de materia oscura, y que algunos de los antiprotones probablemente se originan en colisiones de materia oscura. Su modelo predice una partícula de materia oscura similar, con una masa comprendida entre 40 et 60 GeV/c 2, en general de acuerdo con el equipo alemán.
Sin embargo, los chinos son más prudentes sobre la interpretación de los resultados. Aseguran que no pueden decir mucho sobre la identidad de esa materia oscura, y que el hallazgo puede referirse también a algo nuevo, a algún otro tipo de partícula que esté más allá de la familia de partículas conocidas.
Aunque estos dos artículos fortalecen la conclusión de que la materia oscura existe y es auto-interactiva, tampoco es el final de la historia. El hecho de que dos equipos distintos lleguen a la misma conclusión es prometedor, si bien todavía no puede afirmarse que hayan comprobado realmente la existencia de la materia oscura.
Y esto es lo que dos grupos de científicos han detectado que ocurre dentro de los rayos cósmicos. Debido a la precisión sin precedentes de los datos obtenidos en AMS-02, dos nuevos equipos de astrónomos han publicado sendos artículos por separado, sin conocerse entre sí, utilizando los nuevos datos para argumentar que algunos de los antiprotones se producen por colisiones de partículas de materia oscura.
Esta no es la primera vez que se ha intentado encontrar evidencias de la materia oscura entre los rayos cósmicos. Pero gracias a la precisión de AMS-02, este es el caso más evidente encontrado hasta ahora. Si lo confirman futuras investigaciones, esto podría marcar el comienzo del fin de la búsqueda para identificar partículas de materia oscura, según los investigadores.
Uno de los equipos es alemán y el otro de China. Ambos han analizado la cantidad de antiprotones detectados por el Espectrómetro Magnético Alpha (AMS) instalado en la ISS.
Para su investigación, los dos equipos han intentado determinar la cantidad de antiprotones detectados por el espectrómetro magnético en los dos escenarios posibles de rayos cósmicos, uno con materia oscura y otro sin ella.
El equipo alemán constató que los datos obtenidos se corresponden con un modelo en el que la anulación de las partículas de materia ocurre con una masa de 80 GeV/c 2. Este equipo concluye que el escenario de que se trata de materia oscura es el más concordante con los datos de AMS-02.
Misma conclusión
Por su parte, el equipo chino llegó a la misma conclusión. Intentando determinar la probabilidad de antiprotones originados en colisiones de materia oscura, descubrieron que efectivamente hay una "señal" de materia oscura, y que algunos de los antiprotones probablemente se originan en colisiones de materia oscura. Su modelo predice una partícula de materia oscura similar, con una masa comprendida entre 40 et 60 GeV/c 2, en general de acuerdo con el equipo alemán.
Sin embargo, los chinos son más prudentes sobre la interpretación de los resultados. Aseguran que no pueden decir mucho sobre la identidad de esa materia oscura, y que el hallazgo puede referirse también a algo nuevo, a algún otro tipo de partícula que esté más allá de la familia de partículas conocidas.
Aunque estos dos artículos fortalecen la conclusión de que la materia oscura existe y es auto-interactiva, tampoco es el final de la historia. El hecho de que dos equipos distintos lleguen a la misma conclusión es prometedor, si bien todavía no puede afirmarse que hayan comprobado realmente la existencia de la materia oscura.
Referencias
Possible Dark Matter Annihilation Signal in the AMS-02 Antiproton Data. Physical Review Letters, 118, 191101. DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.118.191101
Novel Dark Matter Constraints from Antiprotons in Light of AMS-02. Phys. Rev. Lett. 118, 191102. DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.118.191102
Possible Dark Matter Annihilation Signal in the AMS-02 Antiproton Data. Physical Review Letters, 118, 191101. DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.118.191101
Novel Dark Matter Constraints from Antiprotons in Light of AMS-02. Phys. Rev. Lett. 118, 191102. DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.118.191102