Un astrofísico de la Universidad de Colorado en Boulder está buscando la luz que proviene de un objeto celeste distante y extremadamente poderoso, en busca de lo que puede ser la sustancia más elusiva del universo: la materia oscura.
En dos estudios recientes, Jeremy Darling, profesor del Departamento de Ciencias Astrofísicas y Planetarias, ha examinado en profundidad PSR J1745-2900. Este cuerpo es una magnetar, o un tipo de estrella colapsada que genera una fuerza magnética increíblecampo.
"Es el mejor detector de materia oscura natural que conocemos", dijo Darling, también del Centro de Astrofísica y Astronomía Espacial CASA en CU Boulder.
Explicó que la materia oscura es una especie de pegamento cósmico, una partícula aún no identificada que constituye aproximadamente el 27% de la masa del universo y ayuda a unir galaxias como nuestra propia Vía Láctea. Hasta la fecha,Los científicos han liderado principalmente la búsqueda de esta materia invisible utilizando equipos de laboratorio.
Darling ha adoptado un enfoque diferente en su última investigación: basándose en los datos del telescopio, está mirando al PSR J1745-2900 para ver si puede detectar las señales débiles de un candidato para la materia oscura, una partícula llamada axión, transformándosea la luz. Hasta ahora, la búsqueda del científico ha resultado vacía. Pero sus resultados podrían ayudar a los físicos que trabajan en laboratorios de todo el mundo a delimitar sus propias búsquedas del axión.
Los nuevos estudios también son un recordatorio de que los investigadores aún pueden mirar al cielo para resolver algunas de las preguntas más difíciles de la ciencia, dijo Darling. Publicó su primera ronda de resultados este mes en el Cartas de revistas astrofísicas y Cartas de revisión física .
"En astrofísica, encontramos todos estos problemas interesantes como la materia oscura y la energía oscura, luego damos un paso atrás y dejamos que los físicos los resuelvan", dijo. "Es una pena".
experimento natural
Darling quiere cambiar eso, en este caso, con un poco de ayuda de PSR J1745-2900.
Esta magnetar orbita el agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea desde una distancia de menos de un año luz de distancia. Y es una fuerza de la naturaleza: PSR J1745-2900 genera un campo magnético que es aproximadamente mil millones de vecesmás poderoso que el imán más poderoso de la Tierra.
"Los magnetares tienen todo el campo magnético que tiene una estrella, pero se ha reducido a un área de unos 20 kilómetros de diámetro", dijo Darling.
Y es donde Darling ha ido a pescar materia oscura.
Explicó que los científicos aún tienen que localizar un solo axión, una partícula teórica propuesta por primera vez en la década de 1970. Sin embargo, los físicos predicen que estos fragmentos efímeros de materia pueden haber sido creados en cantidades monumentales durante la vida temprana del universo:y en cantidades lo suficientemente grandes como para explicar la masa extra del cosmos a partir de la materia oscura. Según la teoría, los axiones son miles de millones o incluso billones de veces más ligeros que los electrones y rara vez interactúan con su entorno.
Eso los hace casi imposibles de observar, con una gran excepción: si un axión pasa a través de un campo magnético fuerte, puede transformarse en luz que los investigadores podrían, teóricamente, detectar.
Los científicos, incluido un equipo de JILA en el campus de CU Boulder, han utilizado campos magnéticos generados en laboratorio para tratar de capturar esa transición en acción. Darling y otros científicos tenían una idea diferente: ¿por qué no intentar la misma búsqueda pero con muchoescala mayor?
"Los magnetares son los objetos más magnéticos que conocemos en el universo", dijo. "No hay forma de que podamos acercarnos a esa fuerza en el laboratorio".
estrechamiento
Para hacer uso de ese campo magnético natural, Darling se basó en observaciones de PSR J1745-2900 tomadas por Karl G. Jansky Very Large Array, un observatorio en Nuevo México. Si la magnetar estaba, de hecho, transformando axiones en luz, esola metamorfosis podría aparecer en la radiación que emerge de la estrella colapsada.
El esfuerzo es un poco como buscar una sola aguja en un pajar realmente grande. Darling dijo que si bien los teóricos han puesto límites a lo pesados que pueden ser los axiones, estas partículas aún pueden tener una amplia gama de masas posibles.esas masas, a su vez, producirían luz con una longitud de onda específica, casi como una huella dactilar dejada por la materia oscura.
Darling aún no ha detectado ninguna de esas distintas longitudes de onda en la luz que proviene del magnetar. Pero ha podido usar las observaciones para investigar la posible existencia de axiones en la gama más amplia de masas, lo que no está mal para suprimer intento. Añadió que tales estudios pueden complementar el trabajo que se lleva a cabo en los experimentos realizados en la Tierra.
Konrad Lehnert estuvo de acuerdo. Es parte de un experimento dirigido por la Universidad de Yale, llamado, como era de esperar, HAYSTAC, que busca axiones utilizando campos magnéticos creados en laboratorios de todo el país.
Lehnert explicó que los estudios astrofísicos como el de Darling podrían actuar como una especie de explorador en la búsqueda de axiones, identificando señales interesantes a la luz de los magnetares, que los investigadores de laboratorio podrían luego profundizar con mucha mayor precisión.
"Estos experimentos bien controlados podrían determinar cuál de las señales astrofísicas podrían tener un origen en la materia oscura", dijo Lehnert, miembro de JILA, un instituto de investigación conjunto entre CU Boulder y el Instituto Nacional de Estándares y TecnologíaNIST.
Darling planea continuar su propia búsqueda, lo que significa mirar aún más de cerca al magnetar en el centro de nuestra galaxia: "Necesitamos llenar esos vacíos y profundizar aún más".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Colorado en Boulder . Original escrito por Daniel Strain. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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