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¿Se han detectado rastros de “partículas fantasma” predichas hace décadas?

Los astrónomos pueden haber detectado las “huellas digitales” de axiones, partículas “fantasma” cuya existencia se ha teorizado durante varias décadas. Como recordatorio, estas partículas también se consideran candidatas a la misteriosa materia oscura.

Una estrella de neutrones se forma cuando el núcleo de una estrella masiva colapsa bajo el efecto de la gravedad al final de su vida. Entonces surge un pequeño objeto de unos pocos kilómetros de diámetro, cuya densidad es del orden de mil millones de toneladas, compuesto casi en su totalidad por neutrones comprimidos.

Dicho esto, un grupo de estrellas de neutrones apodado “Los Siete Magníficos” es ahora objeto de cuestionamiento. Según los astrónomos, debería producir luz ultravioleta y rayos X de baja energía. Sin embargo, hace unos años se descubrió que también emitían rayos x de alta energía, que no se puede explicar con nuestros modelos actuales.

En un nuevo estudio, un equipo de astrónomos ofrece una explicación intrigante para este fenómeno. Según ellos, estas señales podrían ser generadas por … axiones.

Partículas esquivas

Los hipotéticos axiones de partículas se propusieron por primera vez en 1977 para resolver un rompecabezas cosmológico llamado fuerte problema de PC. Este, simplificando tanto como sea posible, tiene como objetivo comprender por qué los neutrones no interactúan con los campos eléctricos.

Hace unos años, los axiones también se propusieron como candidatos prometedores para la materia negra, una forma de materia que se cree que constituye aproximadamente el 26,8% del Universo que no emite, absorbe ni refleja ninguna luz.

Entonces, ¿cómo detectar estas partículas “fantasma”? Para algunos investigadores, los axiones podrían interactuar con campos electromagnéticos, como los que rodean a las estrellas de neutrones. Sobre el papel, estas partículas podrían crearse en grandes cantidades dentro de estos cadáveres estelares antes de abrirse camino hacia afuera, donde el campo magnético los convierte en fotones. Dado que los axiones transportan grandes cantidades de energía, también lo harían sus fotones, produciendo potencialmente los rayos X de alta energía que se ven alrededor de estas estrellas.

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Al menos, eso es lo que ofrece este nuevo estudio. “Que se entienda, no pretendemos haber hecho el descubrimiento del axión por el momento. Simplemente evocamos la idea de que los fotones X adicionales observados alrededor de este grupo de estrellas podrían explicarse por la presencia de axiones ”., dice Raymond Co, de la Universidad de Minnesota y autor principal del estudio. “Es una posibilidad emocionante y coherente con nuestra interpretación de estas partículas”.

axiones de partículas estelares
Comparación de una estrella de neutrones con la isla de Manhattan en la ciudad de Nueva York / Créditos: Centro de vuelo espacial Goddard de la NASA

¿Nueva física?

Por ahora, los investigadores todavía se preguntan. Y aunque los excesos de rayos X observados no son inherentes a la presencia de axiones, el equipo señala que este trabajo aún puede plantear preguntas más allá del alcance del Modelo Estándar, insinuando una física completamente nueva.

Ahora es apropiado continuar investigando. Con eso en mente, el equipo planea confiar en el telescopio NuSTAR de la NASA para estudiar este cúmulo de estrellas en un rango más amplio de longitudes de onda. Las estrellas enanas blancas magnetizadas también podrían apuntar para buscar la emisión de axiones. De hecho, estos objetos desarrollan fuertes campos magnéticos y no deberían producir una emisión de rayos X de alta energía.

Los detalles de este trabajo se publican en el Cartas de examen físico.