Sorpresa en la EEI: encuentran una posible huella de la materia oscura

Los primeros resultados sobre la búsqueda de materia oscura que el Espectrómetro Magnético Alfa (AMS) está efectuando desde la Estación Espacial Internacional (EEI) revelan un exceso de positrones –la antipartícula del electrón– en el flujo de rayos cósmicos.

El estudio se publicará en la revista Physical Review Letters, pero ayer el portavoz de la colaboración científica AMS, el profesor Samuel Ting, lo presentó en el Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN), informa SINC.

El exceso o pico de positrones hace referencia a su proporción respecto al número de electrones en determinadas franjas de energía. En concreto han aparecido 400.000 positrones con energías entre 0,5 y 350 gigalectronvoltios (GeV) entre los 25.000 millones de eventos registrados durante año y medio. Esto representa la mayor colección de partículas de antimateria registrada hasta ahora en el espacio. La fracción de positrones se incrementa desde los 10 a los 250 GeV, y los datos no muestran variaciones significativas a lo largo del tiempo ni muestran una dirección de entrada preferente.

"Se trata de la más precisa medición del flujo de positrones de rayos cósmicos hasta la fecha”, destaca Ting, quien confía en que durante los próximos meses “AMS sea capaz de concluir si estos positrones son una señal de la materia oscura o si tienen otro origen".

Los rayos cósmicos se cargan de partículas de alta energía que permean el espacio. El exceso de antimateria en estos rayos se observó por primera vez hace dos décadas, y hasta ahora se han planteado dos hipótesis sobre su origen.

¿Materia oscura o púlsar?

Una posibilidad, predicha por la teoría conocida como supersimetría, es que los positrones se producen cuando dos partículas de materia oscura colisionan y se aniquilan.

La segunda hipótesis señala que los positrones proceden de púlsares, estrellas de neutrones distribuidas por todo el plano galáctico que emiten radiación de forma periódica.

Los datos de AMS son consistentes con el primer planteamiento, aunque tampoco descartan la segunda explicación. "Es el primer experimento para medir con un 1 % de precisión en el espacio, un nivel de exactitud que nos permitirá saber si nuestra observación de positrones actual tiene un origen en la materia oscura o un púlsar", dice Ting.

Las teorías de supersimetría también predicen un corte a altas energías por encima del rango de masas de las partículas de materia oscura, y esto aún no se ha observado. En los próximos años, AMS mejorará la precisión de la medición, y clarificará el comportamiento de la fracción de positrones a energías por encima de 250 GeV.

Misterio esencial de la física

La materia oscura es uno de los misterios más importantes de la física actual. Representa más de un cuarto del equilibrio masa-energía del universo. Se puede observar indirectamente a través de su interacción con la materia visible, pero todavía no se ha detectado de forma directa porque no emite suficiente radiación electromagnética para ser detectada con los medios técnicos actuales. Sin embargo, se calcula que constituye del orden del 21% de la masa del Universo observable.

Las búsquedas de materia oscura se llevan a cabo con experimentos en el espacio, como AMS, pero también en la Tierra con el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN y dispositivos instalados en laboratorios subterráneos de diversas partes del mundo.

"El resultado de AMS es un gran ejemplo de la complementariedad de los experimentos en la Tierra y el espacio", comenta el director general del CERN, Rolf Heuer, quien confía en el trabajo conjunto para resolver el enigma de la materia oscura “en algún momento en los próximos pocos años".

En la colaboración AMS participa España a través del Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) y el Centro para el Desarrollo Tecnológico Industrial (CDTI).

Otros acercamientos a la materia oscura

Hace ya décadas que los físicos predijeron la existencia de la materia oscura por el efecto gravitacional de esta sobre las galaxias. Sin embargo, dado que no podía detectarse con los medios tecnológicos disponibles, este tipo de materia ha sido durante todo este tiempo solo hipotética.

Otros hallazgos recientes cierran cada vez más el cerco alrededor de ella. En 2012, los instrumentos de alta sensibilidad del satélite Planck, que se ocupan de medir la radiación del fondo de microondas de todo el cielo, detectaron por vez primera una radiación única procedente del centro de nuestra galaxia, y que estaría ocasionada por la materia oscura, según informó el pasado mes de septiembre el Instituto Niels Bohr de la Universidad de Copenhague en el que fueron analizados los datos de Plank.

Por otra parte, en octubre de 2012, un equipo de astrónomos consiguió observar por vez primera un filamento de materia oscura en tres dimensiones, gracias a la combinación de imágenes de alta resolución y mediciones de las galaxias.

El filamento observado se extendía a lo largo de 60 millones de años luz, a partir del cúmulo galáctico más masivo conocido. Los resultados obtenidos sugirieron que mucho más de la mitad de toda la masa del universo podría estar oculta en este tipo de estructuras filamentosas, informó entonces la ESA.

Por último, en marzo de 2012, dos equipos de astrofísicos de Dinamarca, Israel, Francia y Estados Unidos utilizaron datos obtenidos mediante distintos telescopios para averiguar la distribución de la materia oscura en un cúmulo de galaxias conocido como Abell 383, que está ubicado a unos 2 300 años luz de la Tierra.

En este caso, además de indicar la ubicación de la materia oscura en un mapa bidimensional del cielo, los equipos lograron determinar su distribución hacia el fondo según se observa desde la Tierra, según CORDIS.