Exceso de positrones vinculado al púlsar Geminga

Pamela

¿Los recientes excesos de electrones y positrones cósmicos son la primera prueba directa de la existencia de partículas de materia oscura? Esta ha sido la esperanza de muchos físicos, mientras que otros han sugerido un origen más mundano en un púlsar cercano. Ahora, investigadores de los Estados Unidos afirman que el exceso puede estar vinculado a rayos gamma de alta energía emitidos por el púlsar Geminga.

La materia oscura fría es la explicación más aceptada a por qué el universo parece tener al menos un 80% más de masa gravitatoria de lo que es directamente visible. Las partículas de materia oscura se espera que colisionen entre sí y se aniquilen — produciendo partículas de alta energía tales como electrones y positrones. Si pudiesen observarse estas partículas, representarían la prueba más directa de la existencia de materia oscura.

Se ha informado del exceso de positrones y electrones procedentes del espacio en distintos experimentos. En particular, en 2008, los investigadores que trabajan en el satélite PAMELA encontraron un exceso de positrones de 10–100 GeV en el espectro de rayos cósmicos. Los resultados podrían no explicarse mediante los modelos estándar del origen de los rayos cósmicos y su propagación en la Vía Láctea en lugar de la sugerida “fuente” cerca de positrones de alta energía. No obstante, no ha habido pruebas concluyentes que vinculen los positrones a la materia oscura – y el índice de aniquilación es mucho mayor de lo esperado por las teorías estándar.

Positrones de Geminga

Ahora, Hasan Yuksel y Todor Stanev de la Universidad de Delaware y Matthew Kistler de la Universidad Estatal de Ohio afirman que la fuente de estos positrones es Geminga — una estrella de neutrones cercana de giro rápido. Los resultados también representan la primera vez que los astrónomos pueden vincular los rayos cósmicos con una fuente específica.

En el corazón de su teoría está el aparentemente no relacionado conjunto de observaciones del observatorio de rayos gamma Milagro en Nuevo México, el cual ha visto un halo de fuentes de rayos gamma de alta energía alrededor de Geminga. Situado aproximadamente a 800 años luz de distancia de la Tierra y con unos 300 000 años de antigüedad, Geminga es la fuente de rayos gamma más cercana a la Tierra, excluyendo los cuerpos del Sistema Solar.

“Queríamos comprender el origen de estos rayos gamma, los cuales no se esperaban de un púlsar tan viejo”, explica Yuksel. “Encontramos que implica que se producen pares de electrones y positrones cerca del púlsar y se aceleran a energías muy altas”

Campos magnéticos entrelazados

Es importante señalar que, la extensión de la emisión de rayos gamma también implica que un “viento” de estas partículas escapa del púlsar, confirmando la presencia de un potente acelerador de partículas cerca de la Tierra y sugiriendo que los rayos cósmicos producidos en el pasado más activo de Geminga — tras un rodeo a través de los campos magnéticos entrelazados de la Vía Láctea — son la fuente probable del exceso de positrones observado por PAMELA.

De ser así, los resultados también es probable que sean la primera detección “directa” de rayos cósmicos. “Cuando se detectan rayos cósmicos en la atmósfera o en el espacio, no podemos deducir su origen fácilmente dado que su trayectoria se ve fácilmente modificada por los campos magnéticos de la Vía Láctea y cualquier información revelante normalmente se pierde”, dice Kistler. “No obstante, si el exceso de positrones observado puede asociarse con un objeto cercano a la Tierra, entonces, por primera vez, se establecerá una conexión entre la población de rayos cósmicos y la fuente que les dio origen”.

Otros astrónomos han dado la bienvenida al resultado. “A primera vista no es una grandísima sorpresa que Geminga pueda ser la fuente del exceso de positrones de PAMELA dado que es el púlsar energético más cercano”, dice Stefan Funk de la Universidad de Stanford en California y miembro asociado del observatorio de rayos gamma HESS. “No obstante, conectando esto con las recientes observaciones de Milagro, puede usarse para calcular el número de partículas que nos llegarían desde Geminga si fuesen electrones”.

No descartes la energía oscura

Douglas Finkbeiner de la Universidad de Harvard en Massachusetts es más cauto. “Estoy encantado de que haya gente tras la explicación del púlsar y ciertamente los púlsares contribuyen a esta señal en algún nivel”, dice. “Pero no se sabe lo suficiente sobre los púlsares en este momento para excluir la posibilidad de que alguna otra cosa predomine”.

Yuksel y sus colegas aceptan que la materia oscura no puede descartarse por el momento. No obstante, creen que nuevas observaciones de otros experimentos más sensibles examinarán Geminga en más detalle y permitirán a los científicos evaluar mejor la cantidad total de energía contenida en el flujo de rayos cósmicos desde el púlsar.

Se informa de dicho trabajo en la revista Physical Review Letters.


Autor: Bob Swarup
Fecha Original: 10 de agosto de 2009
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Comments (5)

  1. [...] rápido. Vía en español: axxon.com.ar/noticias/2009/08/%C2%BFde-donde-viene-el-exceso-de-positr/ http://www.cienciakanija.com/2009/08/12/exceso-de-positrones-vinculado-al-pul/ sin comentarios en: cultura, ciencia karma: 20 etiquetas: exceso, positrones, cósmicos, [...]

  2. [...] más fácil (aunque no trivial): ya hay candidato publicado en Physical Review Letters: ”Exceso de positrones vinculado al púlsar Geminga,” Ciencia Kanija, 12 agosto, 2009, siendo el artículo técnico Hasan Yüksel, Matthew D. [...]

  3. [...] más fácil (aunque no trivial): ya hay candidato publicado en Physical Review Letters: ”Exceso de positrones vinculado al púlsar Geminga,” Ciencia Kanija, 12 agosto, 2009, siendo el artículo técnico Hasan Yüksel, Matthew D. [...]

  4. Dirac predijo la existencia de los positrones en un maravilloso trabajo sobre el electrón, y, muy poco tiempo después fue descubierta esta partícula que, dicho sea de paso, es la antimateria. Con las mismas propiedades que el electrón en todos sus parámetros, sólo varía en que la carga es positiva en lugar de ser negativa.

    Por otra parte, decir que éstas partículas podrían estar en la fuente de la mal llamada materia oscura es ir demasiado lejos. Hablamos de energía oscura fría y caliente y a cada rama le adjudicamos distintos objetos pero, en realidad, no tenemos ni la menor idea de lo que la amteria oscura pueda ser.

    Los rayos cósmicos energéticos, hasta donde sabemos, son en su mayoría protones y, está bien que también los detectemos en forma de positrones pero, una cosa es bien cierta. Cuando un positrón se encuentra con un electrón, ambos se destruyen mutuamente y, esa posibilidad de materia oscura es algo lejana.

    Las grandes estructuras del Universo resulta que no son, o no están repartidas por el Cosmos con simetría perfecta, no son homogéneas y, esa discrepancia nos tiene que llevar a re-pensarnos si el Big Bang (la teoría) es correcto, ya que, de haberse producido todo a partir de una singularidad de energía y densidad ininitas, la expansión sería isotrópica y las irreguilaridades mínimas, prevaleciendo una distribución homogena de las galaxias que, según estudios realizados, no resulta ser así.

    También de esos estudios se han obtenido resultados de la existencia de concentraciones de masa inhomogeneas que tirán de las galaxias a mayor velocidad de loq ue sería de esperar y, su corrimiento al rojo tiene una sobretasa que es atípica como consecuencia de tal irregularidad.

    La presencia de la “materia oscura” (ya veremos lo que resulta ser finalmente eso) es indudable, “algo” tiene que ser lo que produce tales anomalias en el comportamiento de las galaxias expirales estudiadas, y, desde luego, lo que pueda ser, no es precisamente esa materia que emite energía en forma de radiación electromagnética y que podemos ver y detectar con nuestros instrumentos.

    ¿Qué será lo que produce esa fuerza de Gravedad oculta que incide en la velocidad de alejamiento de las galaxias? Es la pregunta del millón: Nadie puede contestar a esa pregunta.

    Y, desde luego, los energéticos positrones que aquí han sido detectados a partir de una fuente cercana púlsar, nada tienen que ver con la amteria oscura que, de momento, está…totalmente oscura para nosotros.

    Ni emite radiación, ni sabemos de dónde salió y como está conformada, como se comportan sus mecanismos, y, sobre todo…¿Dónde está?

    ¡Dichosa Materia Oscura!

    • Turok

      ¿Dónde está?. Desde luego no puede estar cercana a nosotros porque si así fuera, deberiamos ver brillantes emisiones de Rayos-X, cuando la antimateria (positrones), se aniquila con la materia ordinaria.Esto no lo vemos.Sin embargo la teoria lider sobre “materia oscura” dice que tal materia está hecha de una particula llamada neutralino (que aparece en la Supersimetria) y colisiones entre “neutralinos” deberian producir una gran cantidad de positrones de alta energía.La buena notícia es que la NASA piensa instalar en la ISS(al fin dejaran esos astronautas de medirse la presión arterial)un artefacto llamado “Alpha Magnetic Spectrometter-AMS” que podrá ayudar a desvelar la naturaleza de la “materia oscura”, si es que finalmente existe, de la cual cosa están convencidos la mayor parte de físicos (pero no todos).”La fuerza de gravedad” influye en la aceleración de la velocidad de expansión de las galaxias, no es una “fuerza de gravedad”, es más bien todo lo contrario:Una fuerza antigravitatoria, conocida como “energía oscura” y que, al menos para mí, resulta aún más extraña que la propia “materia oscura”.Se me olvidó decir, que el AMS podría incluso detectar esos monstruos teorizados como “galaxias de antimateria”, o los extrañisimos “strangelets”, partículas superexóticas, supuestamente constituidas por extrañas combinaciones de extraños “quarks”, y que entre otras cosas podrian solidificar nuestros oceanos o nuestra atmósfera, si apareciesen(de un modo u otro)por aquí.Con el AMS, pues, la NASA, ha iniciado la era de la ciencia-ficción…hecha ciencia real.

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