Sombra lunar de rayos cósmicos podría revelar materia oscura

Si un extraño exceso de positrones que impactan la Tierra está creado por la materia oscura, entonces la forma en que la Luna bloquea estos impactos podría confirmar tal idea.

La Tierra está constantemente bombardeada por electrones y positrones de alta energía. Estos bombardeos generan lluvias de partículas secundarias que iluminan nuestros cielos nocturnos, si tienes el equipamiento adecuado para verlos: los conocidos como telescopios Cherenkov de fotografía atmosférica. La proporción de electrones a positrones se predice con bastante precisión en nuestros modelos de la forma en que los rayos cósmicos interactúan con objetos de la Vía Láctea.

Pero hay un problema. Distintos experimentos espaciales tales como PAMELA han encontrado recientemente un exceso de positrones allí fuera, particularmente a energías por encima de 10 GeV. Esto es totalmente inesperado y difícil de cuadrar con el modelo convencional.

Las medidas de PAMELA crearon un gran entusiasmo debido a que la brigada de la materia oscura se abalanzó sobre los resultados como prueba de que las partículas de materia oscura debían aniquilarse entre sí, produciendo el exceso de positrones en el centro de nuestra galaxia. Estos chicos se vieron forzados a volver a colocar el champán en el hielo cuando otros astrofísicos señalaron que los positrones podían igualmente crearse por cascadas de partículas en la magnetosfera de púlsares cercanos.

Lo que se necesita, por supuesto, son más medidas de proporciones positrón/electrón, particularmente en energías de hasta unos pocos de TeV que no pueden lograrse aún en los experimentos espaciales.

¿Puede ayudar el creciente número de telescopios de Cherenkov de fotografía atmosférica? Superficialmente, parece improbable debido a que no hay forma de distinguir las lluvias creadas por positrones y electrones cuando impactan en la atmósfera. Al menos hasta ahora.

Hoy, Pierre Colin y sus colegas del Instituto Max Planck de Física, en Munich, ha traído una ingeniosa idea que debería ser capaz de diferenciarlos. La mayor parte de electrones y positrones proceden del centro galáctico. Colin y sus coautores señalan que cuando la Luna está entre nosotros y la fuente de electrones/positrones, ésta crea una sombra que ya se usa para calibrar los telescopios Cherenkov de fotografía atmosférica.

Pero aquí está la idea interesante: Colin y los coautores dicen que la sombra de partículas cargadas debería desviarse por el campo magnético de la Tierra. La sombra de los electrones se vería desplazada al oeste. Estos telescopios Cherenkov de fotografía atmosférica deberían por tanto ser capaces de observar las sombras separadas, permitiendo las medidas de proporciones de positrones/electrones a energías de hasta varios TeV—mucho más allá de lo que pueden lograr los experimentos espaciales.

Es más, los telescopios Cherenkov de fotografía atmosférica deberían ser capaces ahora de observar estas sombras a la vez que hacen medidas en el resplandor de la luna. Uno de tales instrumentos, llamado MAGIC, construido por el Instituto Max Planck de Física en Roque de los Muchachos, en las Islas Canarias, encaja perfectamente con las exigencias.

Las medidas, aún así, serán complejas, debido particularmente a la sombra del positrón, la cual puede sobreimpresionarse en la sombra creada por los átomos cargados positivamente en el espectro de rayos cósmicos. No obstante, Colin y sus colegas creen que serán capaces de obtener la sombra de electrones en 50 horas de observación (aunque pueden necesitar varios años, dado que las sombras sólo tienen lugar en ciertos momentos del año).

Es una idea ingeniosa que puede perfectamente dar a los astrónomos una forma de determinar el papel que desempeña la materia oscura, si es que tiene alguno, en la creación del exceso de positrones.


Artículo de referencia: arxiv.org/abs/0907.1026: Observation of Shadowing of the Cosmic Electrons and Positrons by the Moon with IACT

Fecha Original: 9 de julio de 2009
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Comment (1)

  1. [...] de partículas cargadas debería desviarse por el campo magnético de la Tierra. Vía en español: http://www.cienciakanija.com/2009/07/28/sombra-lunar-de-rayos-cosmicos-podria/ Rel.: meneame.net/story/estimacion-materia-oscura-interior-sistema-tierra-lua sin comentarios [...]

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