Más misterio sobre la antimateria que llega a la Tierra

A nuestro planeta llegan de manera constante chorros de partículas subatómicas, comúnmente denominados "rayos cósmicos". Estas partículas provenientes de las profundidades del universo incluyen positrones, equivalentes a los electrones en la antimateria. Los astrofísicos se han sentido intrigados desde hace mucho tiempo por el hecho de que hay muchos más positrones de alta energía en los rayos cósmicos que lo que podría esperarse en función de los actuales modelos teóricos. Estos positrones adicionales podrían estar siendo producidos por púlsares en nuestro vecindario cósmico; sin embargo, las mediciones más recientes del Observatorio HAWC (High-Altitude Water Cherenkov Gamma-Ray Observatory) en México han excluido prácticamente del todo esta posibilidad, fortaleciendo así a una hipótesis alternativa que le atribuye al exceso de positrones un origen mucho más exótico.

Las nuevas observaciones las ha efectuado un equipo de varias docenas de investigadores de Estados Unidos, México, Alemania y Polonia. En el análisis de las mediciones de las partículas de los rayos cósmicos ha participado el grupo de Sabrina Casanova y Francisco Salesa Greus, del Instituto Henryk Niewodniczanski de Física Nuclear dependiente de la Academia Polaca de las Ciencias.

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El Observatorio HAWC está situado en las laderas del volcán mexicano Sierra Negra, a una altitud de más de 4.100 metros por encima del nivel del mar. Alberga 300 tanques de agua, rodeados por detectores sensibles a unos destellos fugaces de luz conocidos como radiación Cherenkov. Esta radiación aparece en el tanque cuando una partícula, moviéndose a una velocidad mayor que la de la luz en el agua, cae en él. De esta manera, cada día se registra en el HAWC la presencia de fotones gamma cósmicos con energías que van desde los 100 gigaelectronvoltios (GeV) hasta los 100 teraelectronvoltios (TeV).

El equipo experimental llevó a cabo un análisis muy detallado de los datos recogidos en observaciones hechas a dos púlsares relativamente cercanos conocidos como Geminga y PSR B0656+14. El primero está a unos 800 años-luz de nosotros, y el otro a más de 900. Ambos se hallan entre las fuentes más potentes de rayos cósmicos en nuestra región de la galaxia.

El análisis, que abarca 17 meses de observación, mostró que la radiación de ambos púlsares y sus nebulosas circundantes era efectivamente la responsable de algunos de los positrones detectados en los rayos cósmicos. Sin embargo, al contrario de lo que esperaban numerosos investigadores del equipo, esta contribución resultó ser solo una minúscula fracción de la que deberían haber hecho los púlsares para que pudiera atribuírseles el total de los positrones extra de alta energía.

Puesto que la participación de los púlsares cercanos en la generación de positrones de alta energía que nos alcanzan es tan modesta, otras explicaciones resultan ahora más creíbles, tal como argumenta Casanova. Y, en opinión de ella, la más interesante es la hipótesis que sitúa el origen del exceso de positrones en la desintegración o aniquilación de materia oscura.

El detector HAWC (High-Altitude Water Cherenkov Gamma-Ray Observatory), en Sierra Negra, México. (Foto: Jordan A. Goodman)

La materia oscura es una forma no visible de materia (no emite ni refleja luz) que hasta ahora solo se ha puesto de manifiesto a través de su influencia gravitacional, la cual delata no solo que existe sino también que es muy abundante, más incluso que la materia normal. Se desconoce su identidad. Diversas naturalezas, algunas de ellas exóticas, han sido propuestas, pero por ahora no se ha podido demostrar ninguna de ellas, lográndose tan solo descartar algunas.

Si la citada hipótesis sobre la aniquilación de materia oscura como fuente de ese exceso de positrones en los rayos cósmicos acaba demostrándose como cierta, dichos positrones serían las primeras partículas registradas por la humanidad derivadas de una interacción de la materia oscura. Habrá que esperar a futuras observaciones antes de poder determinar si la hipótesis está en lo cierto o por el contrario es incorrecta.

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