Se agranda el misterio sobre un exceso de antimateria junto a la Tierra

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Observatorio HAWK
JORDAN GOODMAN
Actualizado 17/11/2017 10:17:27 CET

   MADRID, 17 Nov. (EUROPA PRESS) -

   Astrónomos han capturado la primera vista gran angular de los rayos gamma que emanan de dos estrellas que giran rápidamente, desde el telescopio HAWC a gran altitud, ubicado en México.

   El hallazgo brinda nueva perspectiva sobre la transmisión de luz de alta energía de estos vecinos estelares, arrojando serias dudas sobre una posible explicación para un misterioso exceso de partículas antimateria cerca de la Tierra.

   En 2008, los astrónomos observaron un número inesperadamente elevado de positrones, los primos antimateria de los electrones, en órbita unos cientos de kilómetros por encima de la atmósfera terrestre. Desde entonces, los científicos han debatido la causa de la anomalía, divididos en dos teorías rivales sobre su origen.

   Algunos sugirieron una explicación simple: las partículas extra podrían venir de estrellas cercanas colapsadas llamadas púlsares, que giran varias veces por segundo y expulsan electrones, positrones y otras materias con fuerza violenta. Otros especularon que los positrones extra podrían provenir de procesos que involucran la materia oscura, la sustancia invisible pero penetrante vista hasta ahora sólo a través de su atracción gravitacional.

   Usando nuevos datos del observatorio HAWC, los autores realizaron las primeras mediciones detalladas de dos púlsares previamente identificados como posibles fuentes del exceso de positrones. Al capturar y contar las partículas de luz emitidas por estos motores estelares cercanos, investigadores que colaboran con HAWC descubrieron que es poco probable que los dos púlsares sean el origen del exceso de positrones.

   A pesar de tener la edad adecuada y la distancia correcta desde la Tierra, los púlsares están rodeados por una nube turbia que evita que la mayoría de los positrones escapen, según los resultados publicados en la revista 'Science'.

   "Esta nueva medición es tentadora porque desaprueba fuertemente la idea de que estos positrones extra lleguen a la Tierra desde dos púlsares cercanos, al menos cuando se asume un modelo relativamente simple de cómo los positrones se difunden desde estas estrellas giratorias", dice el investigador principal, Jordan Goodman, profesor de Física en la Universidad de Maryland y portavoz de Estados Unidos para la colaboración con HAWC.

   "Nuestra medición no sentencia el tema a favor de la materia oscura, pero cualquier teoría nueva que intente explicar el exceso utilizando púlsares tendrá que dar cuenta de lo que hemos encontrado", dice este investigador. El principal autor del nuevo documento, Francisco Salesa Greus, científico del Instituto de Física Nuclear de la Academia Polaca de Ciencias en Cracovia, Polonia, agrega, por su parte, que los científicos se encuentran "más cerca de comprender el origen del exceso de positrones después de excluir a dos de las principales fuentes candidatas".

UN OJO EN EL CIELO

   Al igual que con una cámara normal, la recolección de mucha luz permite a HAWC crear imágenes nítidas de fuentes de rayos gamma individuales. Los rayos gamma más energéticos se originan en los cementerios de grandes estrellas, alrededor de restos estelares como los restos de púlsares rotatorios de supernovas. Pero esa luz no proviene de las estrellas mismas, sino que se crea cuando el púlsar que gira acelera las partículas a energías extremadamente altas, lo que hace que choquen contra los fotones de menor energía que quedaron del universo primitivo.

   El tamaño del campo de desechos alrededor de poderosos púlsares, medido por el parche del cielo que brilla intensamente con rayos gamma, indica a los investigadores cómo de rápido se mueve la materia en relación con las estrellas giratorias. Esto les permite estimar cómo de veloces se mueven los positrones y cuántos positrones pudieron haber llegado a la Tierra desde una fuente determinada.

   Usando un catálogo HAWC recientemente publicado del cielo de alta energía, los científicos han absuelto al pulsar cercano Geminga y su hermana, el púlsar PSR B0656 + 14, como fuentes del exceso de positrones. A pesar de que los dos son lo suficientemente mayores y lo suficientemente cercanos como para dar cuenta del exceso, la materia no se aleja de los púlsares lo suficientemente rápido como para haber llegado a la Tierra.

   "Las medidas de los rayos gamma HAWC demuestran que hay positrones de alta energía que escapan de estas fuentes", afirma otro de los autores, Rubén López-Coto, científico del Instituto Max Planck de Física Nuclear en Heidelberg, Alemania. "Pero según nuestra medición, no podrían estar contribuyendo significativamente a los positrones extra vistos en la Tierra", añade.

   Esta medición no hubiera sido posible sin la amplia visión de HAWC. Escanea continuamente alrededor de un tercio del cielo sobre nuestras cabezas, lo que proporcionó a los investigadores una amplia visión del espacio alrededor de los púlsares.

   Otros observatorios buscan rayos gamma de alta energía con un campo mucho más estrecho. El observatorio HAWC se encuentra a una altura de 13.500 pies, flanqueando el volcán Sierra Negra dentro del Parque Nacional Pico de Orizaba en el estado mexicano de Puebla.

   Consiste en más de 300 tanques de agua masiva que se sientan a la espera de cascadas de partículas iniciadas por paquetes de luz de alta energía llamados rayos gamma, muchos de los cuales tienen más de 10 millones de veces la energía de una radiografía dental.

   Cuando estos rayos gamma se estrellan contra la atmósfera superior, destruyen átomos en el aire, produciendo una lluvia de partículas que se mueven casi a la velocidad de la luz hacia el suelo. Cuando esta lluvia llega a los tanques de HAWC, produce destellos coordinados de luz azul en el agua, lo que permite a los investigadores reconstruir la energía y el origen cósmico del rayo gamma que inició la cascada.

   "Gracias a su amplio campo de visión, HAWC proporciona mediciones únicas en los perfiles de rayos gamma de muy alta energía causados por la difusión de partículas alrededor de los púlsares cercanos, lo que nos permite determinar cómo de rápido se difunden las partículas más directamente que las mediciones anteriores", dice uno de los autores del documento, Hao Zhou, científico del Laboratorio Nacional de Los Álamos, en Nueva México.

   Es posible que una nueva visión sobre la astrofísica de estos púlsares y sus entornos locales pueda explicar el exceso de positrones en la Tierra, pero requeriría una teoría más complicada de difusión de positrones. Por otro lado, la materia oscura puede proporcionar la explicación correcta, pero finalmente se necesitará más evidencia para decidir.

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