Enanas blancas cálidas podrían revelar materia oscura ‘inelástica’

Enana blanca en Aquarius

Las observaciones directas de la materia oscura – la sustancia que se cree que cuenta con el 80% de la materia del universo – son superficiales, en el mejor de los casos. Algunos experimentos han encontrado lo que parecen señales similares a las de materia oscura, mientras que otros que buscan en el mismo rango de parámetros no han encontrado nada. Aunque hay un hipotético candidato a la materia oscura, conocido como materia oscura “inelástica”, que podría reconciliar tales resultados – y ahora dos equipos de físicos han propuesto nuevas formas de ver si existe.

La historia de la materia oscura inelástica comienza aproximadamente un kilómetro bajo la montaña Gran Sasso en Italia, que es el hogar del experimento subterráneo DAMA. Allí, un conjunto de detectores espera observar los destellos de luz predichos cuando una partícula de materia oscura impacta con un núcleo del experimento. Aunque tales colisiones son muy raras, en teoría debería haber más destellos en verano, cuando la Tierra orbita contra el predominante “viento” de materia oscura de nuestra galaxia.

El equipo de DAMA reclamó la primera de tales señales en 2000, y a lo largo de la década ha incrementado continuamente su precisión. En los análisis más recientes (disponibles en arXiv:1002.1028), los investigadores afirman tener pruebas de partículas de materia oscura en una significación estadística de 8,9 sigma – o, dicho de otra forma, casi tan preciso como se podría esperar.

Sin señales que encajen

Estos resultados, no obstante, no han convencido a muchos físicos. Parte del problema es que podría haber algún otro factor que lo module con las estaciones, imitando por tanto la señal tan buscada de materia oscura. Pero más problemático es que otros experimentos de detección directa – CDMS en los Estados Unidos o ZEPLIN en el Reino Unido, por ejemplo – no han encontrado señales que encajen usando detectores diferentes.

Para solventar esto, algunos físicos han propuesto distintos tipos de materia oscura que interactuarían sólo con los detectores de DAMA. Uno de estos, la materia oscura inelástica, fue propuesto en 2001 por David Smith de la Universidad de California en Berkeley y Neal Weiner de la Universidad de Washington. Al contrario que la materia osura “elástica” normal, la inelástica se haría más pesada cuando impacta con un núcleo atómico de suficiente masa. Por lo que debido a que el yoduro de sodio tiene el núcleo más masivo, sólo DAMA sería capaz de dar a la materia oscura inelástica el salto de masa que le permita dispersarse y producir los destellos reveladores.

Ahora, dos grupos independientes han tratado de encontrar formas de observar la materia oscura inelástica en un lugar fuera del laboratorio – en las viejas estrellas enanas blancas. Las enanas blancas son las formas tenues y compactas que adoptan la mayor parte de estrellas en sus últimos años, cuando envejecen y se enfrían. Las más frías y viejas tienden a residir en los centros de las galaxias, o en regiones de alta densidad de materia oscura.

Calentando viejas enanas blancas

Los dos grupos – uno que incluye a Dan Hooper y sus colegas del Fermilab en los Estados Unidos; y el otro a Matthew McCullough de la Universidad de Oxford y Malcolm Fairbairn del King’s College de Londres en el Reino Unido – han calculado cómo debería interactuar la materia oscura con los núcleos atómicos de una vieja enana blanca cuando es acelerada hacia ella por las enormes fuerzas gravitatorias de la estrella. De acuerdo con sus cálculos, la materia oscura inelástica debería interactuar con mucha más fuerza que la materia oscura elástica, lo que significa que la estrella acabaría absorbiendo mucha más. Y esta masa añadida podría significar a su vez que la temperatura de la estrella se mantiene un poco más alta, alrededor de 7000 K en oposición a los 3000 K.

“Si miras [a una región densa de materia oscura] y, en lugar de ver enanas blancas muy frías, ves enanas blancas a, digamos, seis o siete mil Kelvin, entonces puede decir, hey, tal vez esas enanas blancas se estén enfriando, pero han llegado al mínimo y no pueden enfriarse más, debido a que la materia oscura inelástica las está calentando”, explica Hooper. “Y esa sería una prueba de la materia oscura inelástica”.

Ambos grupos sugieren una búsqueda de enanas blancas inusualmente calientes como medio de encontrar pruebas de materia oscura inelástica, aunque hay diferencias entre sus estudios. Mientras que McCullough y Fairbairn se han centrado en las regiones cerradas de estrellas estrechamente ligadas conocidas como cúmulos globulares, el grupo de Hooper cree que hay mayores densidades de materia oscura en los centros galácticos, lo cual haría la búsqueda de enanas blancas más fácil. Aún así, McCullough señala que el tema no está zanjado. “Sin importar los detalles de la estimación de la cantidad de materia oscura, es un escenario muy interesante buscar pruebas de materia oscura inelástica”, añade.

Weiner – ahora en la Universidad de Nueva York – está de acuerdo con el grupo de Hooper en que los centros galácticos presentan las regiones más prometedoras para probar la hipótesis. No obstante, también cree que las observaciones de las enanas blancas viejas podrían usarse para cartografiar las distribuciones de materia oscura una vez que los experimentos de detección directa hayan encontrado la auténtica naturaleza de las partículas de materia oscura. “En lugar de ser test para las teorías de materia oscura, [las enanas blancas] pueden convertirse en excelentes sondas de la estructura del halo de materia oscura de la galaxia”, comenta. “Puede ser que la verdadera importancia de estos trabajos lleguen después de que conozcamos qué es la materia oscura, lo cual es un proyecto realmente apasionante”.

Los borradores de los estudios pueden encontrarse en arXiv: 1001.2737 y arXiv:1002.0005.


Autor: Jon Cartwright
Fecha Original: 11 de febrero de 2010
Enlace Original

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Comments (7)

  1. Francisco Ruiz

    entonces ahora también podemos culpar a la materia oscura inelastica del calentamiento global… :-)
    FRV

  2. pues si tomamos la idea muy en serio. por que no tambien produce el calentamiento global .
    esta medio rara la hipotesis. igual el calentamiento de esas enanas blancas se deva a otra cosa. y no materia oscura.

  3. Iván

    Para solventar esto, algunos físicos han propuesto distintos tipos de materia oscura que interactuarían sólo con los detectores de DAMA

    Ya esto no deja en buen lugar a estos cientificos la verdad, en vez de buscar “que” ha podido hacer esa señal, como otros experimentos no han encontrado lo que estan buscando todos, inventamos o recuperamos un nuevo tipo de materia oscura, cuando la materia oscura “normal” tampoco ha sido jamas vista directamente, para casarla a nuestra hipotesis de partida, en vez de revisar la hipotesis a la luz de los datos.

    La verdad, comportamiento aparentemente poco cientifico, y cada vez que Kanijo nos pone una noticia donde sale la materia oscura, la mayoria de las veces se ve por algun lado ese querer ajustar lo observado a lo que pretendemos que sea (descubrir la MO y dar un pelotazo cientifico) en vez de ver “¿que fue eso?” y tratar de averiguarlo.

    Una pena.

  4. Verdaderamente me ha sorprendido el artículo que nos habla de “partículas de materia oscura” o de calentar los núcleos de unas viejas enanas blancas. Me parece todo un sin sintido. No acaba de convencerme nada de lo que dicen y, la sensación que he sacado de todo esto es que, se trata de querer ocupar primeras páginas con experimentos de un supuesto interés cunado en realidad, sólo parece ser una más de las muchas investigaciones y sondeos que se quedan por el camino de la Ciencia y que no llegan a ninguna parte.

    Para mi gusto, lo mejor la imagen con la Nebulosa planetaria que ha sido el final de una estrella como nuesatro Sol y, mejor habría sido hacer un artículo sobre el fenómeno de la formación de estas nebulosas al final de la vida de estrellas que, como la nuestra, finalizan sus días (después de convertirse en gigantes rojas) como enanas blancas de una inmensa densidad.

    La materia oscura, si finalmente existe, no sabemos de qué pueda estar formada ni a partir de qué, así que hablar de partículas de materia oscutra me parece algo fuera de lugar.

    ¡”La materia oscura”! Ese enigma de la Cosmología. ¿Cuándo podremos saber si realmente existe esa materia irradiante? ¿Nos traerá alguna noticia el LHC?

  5. Sagutxo

    Iván, completamente de acuerdo contigo. Yo diría que la materia oscura, para algunos científicos, es muy, muy, muy elástica. Da igual cual sea el resultado del experimento; si no da lo esperado, nos sacamos a la MO de la manga y voilá ! Incluso ahora sacamos una variante de la MO… Utilizando la navaja de Ockham, habría que decantarse por la explicación más sencilla: el experimento DAMA no ha detectado MO “estándar” porque no la hay, al igual que los otros experimentos con detectores distintos cuyos resultados no coinciden con DAMA. Inventar una MO “ad-hoc” para que encaje con los resultados me parece cuando menos una hipótesis con pocas posibilidades de prosperar.

    Creo que está bastante fundamentado extender el modelo estándar de partículas con los modelos supersimétricos, luego deben existir probablemente formas de materia que no conocemos y que interactúe poco con la materia ordinaria. A ver si el LHC empieza a dar frutos, que ya está tardando. Sin embargo, al igual que bastantes otros colegas que hacen comentarios en este blog, soy escéptico respecto a la proliferación de hipótesis que, ante un fenómeno X, le endilgan la autoría a materia oscura por sistema y se quedan tan panchos.

    SalU2

  6. Sagutxo

    Y completamente de acuerdo contigo también, Emilio.

    SalU2

  7. edgar

    no creen en la materia oscura entonces se van al infierno de la materia ordinaria. XD

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