En algún lugar de nuestra galaxia, una estrella masiva se prepara para su gran final. Cuando llegue ese momento, los científicos tendrán solo 10 segundos para resolver uno de los mayores misterios del cosmos.La materia oscura es uno de los grandes enigmas de la astrofísica: representa el 85 % de la materia del universo, pero durante 90 años ha eludido la detección directa de los científicos.
Ahora, según un nuevo estudio de la Universidad de California en Berkeley, un único evento cósmico podría revelarnos su secreto en apenas 10 segundos. Todo depende de estar mirando en el lugar correcto cuando una estrella cercana decida terminar su vida en una espectacular explosión de supernova.
Materia oscura: hipotéticas partículas
Los investigadores, liderados por Benjamin Safdi, profesor asociado de física de la UC Berkeley, han puesto sus esperanzas en el axión, una partícula que se ha convertido en la candidata más prometedora para explicar la materia oscura. Lo fascinante es que, según los científicos, estas hipotéticas partículas podrían producirse en masa durante los primeros 10 segundos del nacimiento de una estrella de neutrones, cuando una estrella masiva colapsa en una supernova.
Estos axiones, de existir, escaparían rápidamente de la estrella y se convertirían en rayos gamma de alta energía al interactuar con el fortísimo campo magnético de la recién nacida estrella de neutrones, decenas de miles de millones de veces más potente que cualquier campo que podamos generar en la Tierra.
La gran ventaja es que un telescopio de rayos gamma suficientemente sensible podría detectarlos de inmediato y, de paso, confirmar la existencia de la materia oscura.
El problema es que actualmente solo contamos con un telescopio capaz de detectar estos rayos gamma: el Telescopio Espacial Fermi. Y aquí es donde entra en juego la suerte: existe solo una probabilidad entre diez de que esté apuntando en la dirección correcta cuando ocurra la próxima supernova cercana.
La urgencia es real. 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), aproximadamente una 10 milmillonésima parte de la masa del electrón. De acuerdo con el comunicado de UC Berkeley, este descubrimiento no solo resolvería el misterio de la materia oscura, sino que también podría ayudar a explicar otros enigmas fundamentales de la física.
El axión: una partícula que podría resolver múltiples misterios
La historia del axión es peculiar en el mundo de la física. A diferencia de otras partículas que se propusieron 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.
Fue más tarde cuando los científicos descubrieron que estas hipotéticas partículas reunían todas las características para ser también la esquiva materia oscura. Como piezas de un rompecabezas que encajan inesperadamente, los axiones resultaron ser partículas sin carga eléctrica, extremadamente ligeras y, según las predicciones, abundantes en todo el universo.
Pero lo que hace a los axiones verdaderamente especiales es su particular 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 la clave para su descubrimiento.
Si el Telescopio Fermi lograra captar los rayos gamma producidos por esta transformación durante una supernova, los científicos de Berkeley aseguran 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 llave maestra para descifrar otros enigmas fundamentales de la física, desde la teoría de cuerdas, 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, según el comunicado de prensa.
Un telescopio no basta: la propuesta GALAXIS
Para no dejar este descubrimiento al azar, los científicos están proponiendo lanzar una flotilla de satélites de rayos gamma, bautizada como GALAXIS (GALactic AXion Instrument for Supernova), capaz de cubrir el 100 % del cielo las 24 horas y no dejar escapar un solo 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.
"Sería una verdadera lástima que mañana estallara una supernova y perdiéramos la oportunidad de detectar el axión", advierte Safdi, consciente de que podríamos tener que esperar otras cinco décadas para la siguiente oportunidad. "No hay materia ordinaria que pudiera crear un evento así", añade, subrayando la importancia de estar preparados para este momento único.
La carrera contra el tiempo está en marcha. 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.
Editado por Felipe Espinosa Wang con información de UC Berkeley, Science Alert y Physical Review Letters.
