Galaxias apiladas avalan a las SIMPs como indicadoras de materia oscura

   MADRID, 5 Dic. (EUROPA PRESS) -

   La búsqueda intensiva de materia oscura, la masa perdida en el universo, ha encontrado una nueva candidata a partícula que deja su huella en la materia normal, y que está ganando apoyo observacional.

   Llamadas SIMPs - partículas masivas que interactúan fuertemente - fueron propuestas hace tres años por la Universidad de California, el físico teórico de Berkeley Hitoshi Murayama.

   Murayama dice que las observaciones recientes de un apilamiento galáctico cercano podrían ser evidencia de la existencia de SIMP, anticipa que los experimentos de física de partículas futuros las descubrirán.

   Murayama discutió sus últimas ideas teóricas sobre los SIMP y cómo las galaxias colisionantes apoyan esta teoría en una charla en el 29th Texas Symposium on Relativistic Astrophysics en Ciudad del Cabo, Sudáfrica.

   Los astrónomos han calculado que la materia oscura, aunque invisible, constituye aproximadamente el 85 por ciento de la masa del universo. La evidencia más sólida de su existencia es el movimiento de las estrellas dentro de las galaxias: sin una mancha invisible de materia oscura, las galaxias se desintegrarían. En algunas galaxias, las estrellas visibles son tan raras que la materia oscura constituye el 99.9 por ciento de la masa de la galaxia.

   Los teóricos primero pensaron que esta materia invisible era solo materia normal demasiado oscura para ser vista: estrellas fallidas llamadas enanas marrones, estrellas quemadas o agujeros negros. Sin embargo, los llamados objetos halógenos compactos masivos (MACHO) eludieron el descubrimiento y, a principios de este año, una inspección de la galaxia de Andrómeda por el Telescopio Subaru básicamente descartó cualquier población significativa no descubierta de agujeros negros. Los investigadores buscaron agujeros negros que quedaron del universo primitivo, los llamados agujeros negros primordiales, buscando brillos repentinos producidos cuando pasan frente a las estrellas de fondo y actúan como una lente débil. Encontraron exactamente uno: muy pocos para contribuir significativamente a la masa de la galaxia.

   "Ese estudio prácticamente eliminó la posibilidad de MACHO, diría que ya casi se fue", dijo Murayama en un comunicado.

   Los WIMPs, partículas masivas que interactúan débilmente, no han tenido mejores resultados, a pesar de ser el centro de atención de los investigadores durante varias décadas. Deben ser relativamente grandes, aproximadamente 100 veces más pesados que el protón, e interactuar tan raramente entre sí que se los denomina interacción "débil". Se pensó que interactuaban más frecuentemente con la materia normal a través de la gravedad, lo que ayudaba a atraer la materia normal en grupos que crecen en galaxias y eventualmente generan estrellas.

   Los SIMPs, como WIMPs y MACHOs, teóricamente se habrían producido en grandes cantidades al principio de la historia del universo y desde entonces se han enfriado a la temperatura cósmica promedio. Pero a diferencia de las WIMP, se teoriza que los SIMP interactúan fuertemente consigo mismos a través de la gravedad, pero muy débilmente con la materia normal. Una posibilidad propuesta por Murayama es que un SIMP es una nueva combinación de quarks, que son los componentes fundamentales de partículas como el protón y el neutrón, llamados bariones. Mientras que los protones y los neutrones están compuestos por tres quarks, un SIMP sería más como un pión al contener solo dos: un quark y un antiquark.

   El SIMP sería más pequeño que un WIMP, con un tamaño o sección transversal similar a la de un núcleo atómico, lo que implica que hay más de ellos que WIMP. Los números más grandes significarían que, a pesar de su débil interacción con la materia normal, principalmente al dispersarse, en lugar de fusionarse o descomponerse en materia normal, aún dejarían una huella en la materia normal, dijo Murayama.

   El ve esa huella en cuatro galaxias en colisión dentro del cúmulo Abell 3827, donde, sorprendentemente, la materia oscura parece retrasarse detrás de la materia visible. Esto podría explicarse, dijo, por las interacciones entre la materia oscura en cada galaxia que ralentiza la fusión de la materia oscura pero no la de la materia normal, básicamente estrellas.

   "Una forma de entender por qué la materia oscura se está quedando atrás de la materia luminosa es que las partículas de materia oscura en realidad tienen un tamaño finito, se dispersan una contra la otra, por lo que cuando quieren moverse hacia el resto del sistema, son empujadas hacia atrás", dijo Murayama. "Esto explicaría la observación. Ese es el tipo de cosas predicha por mi teoría de que la materia oscura es un estado ligado a un nuevo tipo de quarks", alegó.

   Los SIMP también superan una falla importante de la teoría WIMP: la capacidad de explicar la distribución de la materia oscura en galaxias pequeñas.

   "Ha habido este viejo rompecabezas: si miras las galaxias enanas, que son muy pequeñas con pocas estrellas, están realmente dominadas por la materia oscura. Y si pasas por simulaciones numéricas de cómo la materia oscura se agrupa, siempre predicen que hay una gran concentración hacia el centro, una cúspide ", dijo Murayama.

   "Pero las observaciones parecen sugerir que la concentración es más plana: un núcleo en lugar de una cúspide. El problema núcleo / cúspide ha sido considerado uno de los principales problemas con la materia oscura que no interactúa más que por la gravedad. Pero si la materia oscura tiene una tamaño finito, como un SIMP, las partículas pueden 'tintinear' y dispersarse, y eso en realidad aplanaría el perfil de la masa hacia el centro. Esa es otra pieza de 'evidencia' para este tipo de idea teórica", concluyó.