Los científicos expanden la búsqueda de materia oscura ligera

Artículo publicado por Sarah Witman el 20 de septiembre de 2013 en Symmetry Magazine

Los físicos del experimento CDMS han desarrollado una forma mejor de buscar una partícula que, de existir, revolucionaría nuestras ideas sobre la materia oscura.

Tras ver posibles pistas de una materia oscura sorprendentemente ligera a principios de año, los científicos de Cryogenic Dark Matter Search (CDMS) han encontrado una forma de mejorar la búsqueda de tales partículas.

Detectores CDMS

Detectores de CDMS

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Los físicos buscan las paredes de dominio cósmico

Artículo publicado por Edwin Cartlidge el 17 de enero de 2013 en physicsworld.com

Unas exóticas estructuras cósmicas conocidas como paredes de dominio cósmico podrían observarse desde la Tierra midiendo el sutil efecto de campos similares a los magnéticos cuando pasan a través de nuestra galaxia. Esta es la conclusión de un equipo de físicos de Estados Unidos, Canadá y Polonia que ha propuesto una nueva forma de estudiar la naturaleza de las misteriosas materia y energía oscuras, que se cree que impregnan el universo.

El modelo cosmológico estándar actual del Big Bang asume que gran parte de la energía del universo está contenida en dos misteriosas sustancias: energía oscura y materia oscura. La materia oscura explica las anomalías en el movimiento de las galaxias, y se cree que cuenta con, aproximadamente, el 20% de la energía del universo. La energía oscura se introduce para explicar la expansión acelerada del universo, y se le otorga un 75% de la energía. Búsquedas más directas suponen que la materia oscura consta de algún tipo de partícula, mientras que, a menudo, se estima que la energía oscura aparece en forma de una “constante cosmológica” que se añade a la ecuación de campo de la relatividad general. Sin embargo, también se han propuesto otra serie de posibilidades.

Paredes de dominio

Paredes de dominio

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Se estudia por primera vez un filamento de materia oscura en 3D

Artículo publicado el 16 de octubre de 2012 en ESA

Un grupo de astrónomos, usando el telescopio espacial Hubble de NASA/ESA, ha estudiado un filamento gigante de materia oscura en 3D por primera vez. Extendiéndose a lo largo de 60 millones de años luz desde uno de los cúmulos de galaxias más masivo conocidos, el filamento es parte de la red cósmica que constituye la estructura a gran escala del universo, y es un resto de los primeros momentos tras el Big Bang. Si la alta masa medida para el filamento es representativa del resto del universo, entonces estas estructuras pueden contener más  de la mitad de la masa del universo.

Imagen de Hubble MACS J0717 © Crédito: ESA

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Alternativa a la materia oscura aborda las galaxias elípticas

Artículo publicado por Tim Wogan el 1 de octubre de 2012 en physicsworld.com

Una teoría alternativa a la materia oscura ha predicho con éxito las propiedades rotacionales de dos galaxias elípticas. El trabajo lo realizó en Israel Mordehai Milgrom usando la teoría de Dinámica Newtoniana Modificada  (MOND) que desarrolló inicialmente hace casi 30 años. Demostrando que MOND puede usarse para explicar las propiedades de las complejas galaxias elípticas – así como las galaxias espirales, mucho más simples – Milgrom defiende que MOND ofrece una alternativa viable a la materia oscura cuando se trata de explicar las extrañas propiedades de las galaxias.

Mapa de materia oscura © by thebadastronomer

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La esperanza en la materia oscura se apaga en la bruma de microondas

Artículo publicado por Colin Stuart el 10 de septiembre de 2012  en physicsworld.com

Los últimos resultados procedentes del telescopio espacial Planck han confirmado la presencia de una bruma de microondas en el centro de la Vía Láctea. Sin embargo, la bruma parece más alargada de lo que originalmente se pensaba, lo que arroja dudas sobre las afirmaciones iniciales acerca de que la aniquilación de materia oscura provocaba las emisiones.

En 2004 la sonda WMAP identificó una bruma de radiación aproximadamente esférica en el corazón de nuestra galaxia. Desde entonces, algunos astrofísicos han sugerido que esta bruma se produce debido a la aniquilación de partículas de materia oscura.

Sonda Planck

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Un brillo de rayos gamma que da pistas de la materia oscura

Artículo publicado por Adrian Cho el 27 de julio de 2012 en Science Now

La próxima década será la década de la materia oscura, según afirman algunos científicos, dado que los esfuerzos para detectar este material extraño demostrarán o descartarán las más prometedoras hipótesis acerca de lo que es. Pero los astrónomos puede que hayan detectado señales de materia oscura en el corazón de nuestra propia galaxia, la Vía Láctea, según afirmaron hoy un par de astrofísicos.

Datos recopilados por el telescopio espacial de rayos gamma Fermi de la NASA revelan un exceso de rayos gamma procedentes del centro galáctico, que podrían estar producidos por la aniquilación de partículas de materia oscura entre sí. Kevork Abazajian y Manoj Kaplinghat de la Universidad de California en Irvine, lo recogen en un artículo publicado en el servidor de preimpresión arXiv. “Definitivamente hay una fuente ahí y encaja con la interpretación de que es materia oscura”, afirmó Abazajian. Pero otros investigadores dicen que el exceso pueden ser artefactos por la forma en la que Abazajian y Kaplinghat modelan el flujo de rayos gamma, o quizás pueda generarse a partir de otras fuentes más mundanas.

Rayos gamma en la Vía Láctea Way © by NASA Goddard Photo and Video

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El detector de materia oscura más sensible restringe la búsqueda de WIMPs

Artículo publicado por Signe Brewster el 20 de julio de 2012 en Symmetry Breaking

La colaboración XENON anunció esta pasada semana que no habían detectado señales de potenciales partículas de materia oscura durante los últimos 13 meses. Sus resultados se usarán para estrechar la búsqueda de las invisibles partículas que los científicos creen que forman la mayor parte de la materia del universo.

La colaboración usó el detector de materia oscura más sensible que existe, XENON100, para su búsqueda. Los científicos informan de que el experimento es ahora 3,5 veces más sensible de lo que era en 2011.

Materia oscura alrededor de la Vía Láctea

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Una revolucionaria “cámara de seguimiento de ADN” podría detectar materia oscura

Artículo publicado el 2 de julio de 2012 en The Physics ArXiv Blog

Un insólito grupo de físicos y biólogos planean construir un detector de materia oscura a partir de ADN, el cual mejorará el rendimiento de cualquier otro detector disponible actualmente.

Tal vez la mayor y más competida carrera en la ciencia moderna sea la búsqueda de la materia oscura.

Los físicos no pueden verla, de ahí su nombre. Sin embargo, deducen su existencia debido a que pueden ver si influencia gravitatoria sobre la estructura de las galaxias y cúmulos de galaxias. Implica que el universo está repleto de materia oscura, mucha más que la materia visible que podemos ver.

Si tienen razón, la materia oscura debe estar por toda nuestra galaxia y Sistema Solar. En este mismo instante, deberíamos estar atravesando un denso mar de materia oscura conforme el Sol se mueve hacia la constelación de Cygnus en su órbita alrededor del centro de la galaxia.

Materia oscura y ADN

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Detectan el primer filamento de materia oscura entre dos cúmulos de galaxias

Artículo publicado el 4 de julio de 2012 en Agencia SINC

Hasta ahora, su existencia era pura teoría, pero un equipo internacional de investigadores ha conseguido identificar directamente el primer filamento de materia oscura entre dos agrupaciones de galaxias. El hallazgo contribuye a trazar la evolución del universo a través de estas ‘carreteras galácticas’.

Por primera vez, un equipo internacional de científicos ha detectado un filamento de materia oscura que conecta dos cúmulos de galaxias, Abell 222 y Abell 223. Numerosos astrónomos habían dibujado la telaraña cósmica de galaxias que se desprende de la teoría de la materia oscura fría, pero nunca antes se había detectado directamente.

Filamento de materia oscura © Crédito:  Jörg Dietrich (Observatorio de la Universidad de Múnich).

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¿Serio golpe a las teorías sobre materia oscura?

Artículo publicado el 18 de abril de 2012 en ESO

Un nuevo estudio detecta la misteriosa ausencia de materia oscura en las vecindades del Sol.

El estudio más preciso hecho hasta el momento sobre los movimientos de las estrellas en la Vía Láctea no ha encontrado evidencias de materia oscura en un amplio espacio alrededor del Sol. De acuerdo con las teorías ampliamente aceptadas, las vecindades del Sol deberían estar repletas de materia oscura, una misteriosa sustancia invisible que solo puede detectarse de manera indirecta por la fuerza gravitatoria que ejerce. Pero, en este nuevo estudio, llevado a cabo en Chile por un equipo de astrónomos, las teorías no coinciden con los hechos observacionales. Esto puede significar que es bastante improbable que los intentos por detectar directamente partículas de materia oscura en la Tierra tengan éxito.

Utilizando, junto con otros telescopios, el telescopio MPG/ESO de 2,2 metros de ESO, en el Observatorio de La Silla, un equipo ha cartografiado los movimientos de más de 400 estrellas situadas a más de 13 000 años luz del Sol. Con estos nuevos datos han calculado la masa de materia en las vecindades de nuestro Sol, teniendo en cuenta un volumen cuatro veces mayor que el utilizado hasta ahora.

Materia oscura alrededor de la Vía Láctea © Crédito: ESO

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¿Una señal de materia oscura en Fermi?

Artículo publicado por Jester el 17 de abril de 2012 en Résonaances

La búsqueda de materia oscura en los rayos cósmicos es una tarea digna de Sísifo. Una analogía sería buscar una nueva física en el LHC sin saber la función de distribución de partones dentro del protón. Aun así, recientemente hemos sido testigos de varios excesos astrofísicos (positrones en PAMELA, electrones en Fermi) que los teóricos de partículas han reconocido como “materia oscura” y los astrofísicos como “púlsares o alguna otra cosa”, ambos con argumentos igualmente sólidos. El sentimiento es que el descubrimiento inequívoco de materia oscura en rayos cósmicos es imposible, aunque perfectamente podríamos descubrir materia oscura mediante otros medios y luego usar la astrofísica para restringir sus propiedades.

Sin embargo, hay una excepción a esta regla. La tradición dice que sólo la materia oscura puede producir una línea de fotón monocromático; todos los fenómenos cósmicos estándar que conocemos producen un espectro continuo de fotones que normalmente pueden aproximarse bien mediante una ley exponencial. Por otra parte, la línea de rayos gamma puede producirse fácilmente mediante la aniquilación de partículas de materia oscura de escala débil en el centro galáctico. Actualmente, la velocidad media de las partículas de materia oscura de nuestra galaxia es aproximadamente 1/1000 la velocidad de la luz, por tanto están prácticamente en reposo desde el punto de vista de la cinemática relativista. Si dos partículas de materia oscura se encuentran y se aniquilan formando 2 fotones (o un fotón y una partícula neutra adicional) la conservación del momento implica que la energía de los fotones resultantes debe ser igual a la masa de la materia oscura. Por tanto una observación de una línea de rayo gamma desde el centro galáctico se consideraría como la pista decisiva de la presencia de materia oscura, y como bonus nos daría una estimación de la masa de la partícula de materia oscura.

Cielo en Rayos Gamma por Fermi © by NASA Goddard Photo and Video

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El extraño comportamiento de la materia oscura confunde a los astrónomos

Artículo publicado por Andy Fell el 2 de marzo de 2012 en UC News

Los nuevos resultados del Telescopio Espacial Hubble de la NASA confirman que, al contrario de lo que dicen las predicciones, la materia oscura – la invisible sustancia que forma gran parte de nuestro universo – y las galaxias se separaron en la colisión de dos cúmulos de galaxias a 2400 millones de años luz. Ahora, queda a los astrónomo el intentar explicar el aparentemente extraño comportamiento de la materia oscura en la fusión del cúmulo de galaxias Abell 520.

“Este resultado es un misterio”, dice el astrónomo James Jee, científico del proyecto en el Departamento de Física de la Universidad de California en Davis, que lideró el estudio de Hubble. “La materia oscura no se comporta como se había predicho, y no está nada claro qué está pasando. Las teorías de la formación de galaxias y la materia oscura deben explicar lo que estamos viendo”.

Cúmulo Abell 520 © by NASA Goddard Photo and Video

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Astrónomos encuentran una galaxia de materia oscura muy, muy lejana

Artículo publicado por Anne Trafton el 19 de enero de 2012 en MIT News

El descubrimiento podría ofrecer pistas sobre la naturaleza de la materia oscura.

Las galaxias como la Vía Láctea se cree que se forman a lo largo de miles de millones de años, a través de la unión de muchas galaxias menores. Como resultado, se espera que haya muchas galaxias enanas menores dispersas alrededor de la Vía Láctea. No obstante, se han observado muy pocas de dichas minúsculas galaxias reliquia, lo que ha llevado a los astrónomos a concluir que muchas de ellas deben haber tenido muy pocas estrellas, o estar hechas casi por completo de materia oscura.

En un descubrimiento anunciado el 18 de enero, un equipo de investigadores que incluye a un estudiante de posdoctorado del MIT, ha encontrado una galaxia enana oscura aproximadamente a 10 000 millones de años luz de la Tierra. Es sólo la segunda de tales galaxias en ser observada fuera de nuestra región local del universo, y es, de lejos, la más lejana.

Materia oscura y común en el universo © by Argonne National Laboratory

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La imagen más clara de la materia oscura

Artículo publicado por Paul Preuss el 9 de enero de 2012 en Berkeley Lab

Científicos de Fermilab y Berkeley Lab construyen los mayores mapas, hasta el momento, de materia oscura usando métodos que mejorarán los estudios desde tierra.

Dos equipos de físicos de Fermilab, del Departamento de Energía de los Estados Unidos, y el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (Berkeley Lab), han tomado de forma independiente las mayores medidas directas del invisible andamiaje del universo, construyendo mapas de materia oscura usando nuevos métodos que, a su vez, eliminarán obstáculos clave en la comprensión de la energía oscura con telescopios terrestres.

Las medidas de los equipos buscan minúsculas distorsiones en las imágenes de lejanas galaxias, llamadas distorsiones diferenciales cósmicas (cosmic shear), provocadas por la influencia gravitatoria de estructuras invisibles masivas de materia oscura en primer plano. Cartografiar con precisión estas estructuras de materia oscura y su evolución a lo largo del tiempo es, probablemente, la herramienta más sensible de las pocas disponibles para los físicos en su actual esfuerzo por comprender los misteriosos efectos de estiramiento del espacio por parte de la energía oscura.

Banda 82 © by Crédito: SDSS

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Primeros resultados en la búsqueda del axión que explique la materia oscura

Artículo publicado el 2 de diciembre de 2011 en la web de SINC

Investigadores de la Universidad de Zaragoza participan en un experimento en el Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN), en la frontera franco-suiza, para tratar de demostrar la existencia del axión, una partícula candidata a formar parte de la materia oscura y que podría explicar por qué la materia y la antimateria tienen propiedades tan parecidas. Los primeros resultados se acaban de publicar en la revista Physical Review Letters.

La Universidad de Zaragoza participa en un experimento en el Laboratorio Europeo de Investigación en Física de Partículas (CERN) con sede en Ginebra (Suiza) que busca demostrar la existencia de una nueva partícula, el axión, que explique la materia oscura, uno de los principales misterios en la Física. Diez científicos de esta universidad, liderados por el físico Igor García Irastorza, trabajan en el experimento CAST que trata de detectar el axión, una nueva partícula que sería candidata para formar parte de esa materia oscura que se formó justo después del Big Bang.

Imán de CAST © by µµ

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Confirmado el exceso de antimateria cósmica

Artículo publicado por Geoffrey Koch el 22 de noviembre de 2011 en Science NOW

En 2008, el satélite italiano PAMELA captó una señal inusual: un pico en las partículas de antimateria que surcan el espacio. El descubrimiento, controvertido en su momento, dio pistas a los físicos de que podrían estar cerca de detectar la materia oscura, una enigmática sustancia que se cree que cuenta con el 85% de la materia del universo. Ahora, nuevos datos procedentes del Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi de la NASA, confirman el pico. Por desgracia, también socavan su interpretación como una señal de energía oscura.

Los teóricos normalmente creen que cuando colisionan dos partículas de materia oscura deberían aniquilarse para producir partículas ordinarias, tales como electrones y su gemelo de antimateria, el positrón. Gracias a la famosa equivalencia de Einstein entre energía y masa, E=mc2, cada una de esas partículas debería surgir con una energía básicamente igual a la masa de la partícula original de materia oscura. Por lo que, cuando PAMELA vio un pico en la proporción de positrones respecto a los más abundantes electrones en una porción particular del espectro de energía, algunos físicos se emocionaron. Quizá PAMELA estaba viendo pruebas de tales aniquilaciones.

Materia oscura y común en el universo © Crédito: Argonne National Laboratory

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Agujeros negros y colisiones estelares pueden iluminar el lado oscuro universo

Artículo publicado por Morgan Kelly el 19 de septiembre de 2011 en la Universidad de Princeton

Los científicos que buscan captar pruebas de la materia oscura – la sustancia invisible que se piensa que constituye gran parte del universo – pueden encontrar una útil herramienta en el reciente trabajo de investigadores de la Universidad de Princeton y la Universidad de Nueva York.

El equipo dio a conocer en un informe publicado en la revista Physical Review Lettersde este mes, un método creado para la detección de colisiones de estrellas contra un esquivo tipo de agujero negro, el cual está en la corta lista de objetos que se cree que componen la materia oscura. Tal descubrimiento podría servir como prueba observable de la materia oscura y proporcionar una comprensión mucho más profunda del funcionamiento interno del universo.

Agujero negro primordial atravesando una estrella © Crédito: Tim Sandstrom

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CRESST descubre indicios de materia oscura

Artículo publicado por Jon Cartwright el 8 de septiembre de 2011 en physicsworld.com

Los físicos están finalmente acercándose a la materia oscura, la esquiva sustancia que se cree que constituye la mayor parte de la materia del universo. O eso, o están siendo engañados por una fuente de error desconocida.

Ésta parecía ser la idea general, después de que el equipo detrás del experimento CRESST (o Búsqueda Criogénica de Eventos Raros con Termómetros Superconductores) en Italia anunciara el martes que había descubierto señales que podrían interpretarse como materia oscura. Estas señales se unen a posibles huellas de materia oscura observadas por otros dos experimentos de detección directa en los últimos años, lo que sugiere que las pruebas van en aumento. El problema es que los físicos no se ponen de acuerdo sobre si las distintas señales coinciden o no.

Detector CRESST © Crédito: LNGS/INFN

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Energía oscura observada en el fondo de microondas cósmico

Artículo publicado por Colin Stuart el 15 de julio de 2011 en physicsworld.com

Los astrónomos que estudian el fondo de microondas cósmico (CMB) han descubierto una nueva prueba directa de la energía oscura – la misteriosa sustancia que parece acelerar la expansión del universo. Sus hallazgos podrían también ayudar cartografiar la estructura de la materia oscura en las mayores escalas de longitud del universo.

El CMB es el débil resplandor restante del inicio del universo en el Big Bang. Alrededor de 400 000 años después de su creación, el universo se había enfriado lo suficiente para permitir que los electrones se uniesen a los núcleos atómicos. Esta “recombinación” liberó la radiación del CMB de la densa bruma de plasma que la contenía. Telescopios espaciales tales como WMAP y Planck han cartografiado el CMB y encontraron su presencia en todas las partes del cielo, con una temperatura de 2,7 K. No obstante, las medidas también mostraron minúsculas fluctuaciones en esta temperatura en una escala de una parte por millón. Estas fluctuaciones siguen una distribución Gaussiana.

Fondo de Microondas Cósmico © Crédito Undertow851

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Fermi no ve pruebas de materia oscura

Artículo publicado el 21 de junio de 2011 en The Physics ArXiv Blog

Si la materia oscura llena el universo, los astrónomos deberían ver los rayos gamma que produce. Hasta ahora no se han materializado tales pruebas.

Entre los eventos más dramáticos del universo están la muerte de las estrellas cuando colapsan para formar agujeros negros, y la colisión de agujeros negros entre sí. Estos eventos son tan violentos que sacuden el firmamento, generando ondas gravitatorias que oscilan por el cosmos. También generan enormes estallidos de neutrinos que a veces pueden captarse desde los telescopios gigantes de neutrinos en la Tierra.

El cielo en rayos gamma por Fermi

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