Una supernova cercana podría desvelar el misterio de la materia oscura y los axiones

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Por Maria Sanchez
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Supernova en explosión en medio de la materia oscura cósmica en remolino.

MadridCientíficos están cerca de un avance en la comprensión de la materia oscura, posiblemente relacionada con la próxima supernova. La materia oscura constituye alrededor del 85% de la masa del universo y ha intrigado a los astrónomos desde la década de 1930. En la actualidad, el axión, un tipo de partícula elemental, es la teoría principal para explicarla y podría ser descubierto de una manera novedosa.

Detalles clave sobre este posible hallazgo:

Un supernova cercano podría generar axiones, los cuales serían detectables al transformarse en rayos gamma. Actualmente, el Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi es el único instrumento capaz de registrar este fenómeno. Detectar un evento así podría ayudar a determinar la masa de los axiones, particularmente los axiones QCD. Equipos de investigación están considerando la creación de una constelación de satélites llamada GALAXIS para asegurar una cobertura constante.

Astrofísicos de la UC Berkeley tienen una teoría que sugiere que una supernova cercana podría generar una gran cantidad de axiones cuando el núcleo de una estrella masiva colapsa. Estos axiones se transformarían en rayos gamma de alta energía debido al campo magnético de la estrella. La supernova también libera una ráfaga de neutrinos. La detección de ambas señales indicaría a los astrónomos que está ocurriendo un fenómeno significativo.

Es complicado captar una supernova con el Telescopio Fermi porque solo tiene una probabilidad entre diez de apuntar en la dirección correcta en el momento adecuado. Además, las supernovas cercanas a nosotros son poco comunes, ocurriendo solo cada pocas décadas en nuestra galaxia o en sus pequeñas galaxias cercanas.

Los investigadores tienen esperanzas de descubrir axiones. Si lo logran, se revolucionaría el estudio de la materia oscura al proporcionar detalles claros sobre la masa de los axiones y su interacción. En caso de no encontrar resultados, se reduciría el rango de masas posibles para los axiones, haciendo innecesarias muchas de las búsquedas actuales de partículas.

Si estas estrategias para detectar axiones funcionan, podrían confirmar su papel en el modelo estándar de la física. Este modelo combina la gravedad y la mecánica cuántica. Los científicos están considerando lanzar telescopios especiales de rayos gamma para escanear todo el cielo, preparándose para el próximo evento de supernova.

La comunidad científica enfrenta un gran desafío. Perder esta oportunidad podría significar esperar otros 50 años para algo igual de importante. A medida que la tecnología avanza, los científicos se apresuran a observar el próximo gran evento cósmico y desvelar los secretos de la materia oscura.

El estudio se publica aquí:

http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.211002

y su cita oficial - incluidos autores y revista - es

Claudio Andrea Manzari, Yujin Park, Benjamin R. Safdi, Inbar Savoray. Supernova Axions Convert to Gamma Rays in Magnetic Fields of Progenitor Stars. Physical Review Letters, 2024; 133 (21) DOI: 10.1103/PhysRevLett.133.211002
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