Agencias/ Ciudad de México.- Una estrella de neutrones puede actuar como el detector de materia oscura definitivo, según un estudio que ha determinado cómo usar con mucha más precisión la información obtenida de estos objetos.
Hasta ahora, los científicos han podido inferir la existencia de materia oscura –una sustancia invisible que permea el espacio y conforma el 80% de la materia del universo–, pero no observarla directamente. En realidad, detectar partículas de materia oscura en experimentos en la Tierra es una tarea formidable, porque las interacciones de las partículas de materia oscura con la materia regular son extremadamente raras.
Para buscar estas señales, necesitamos un detector muy grande, tal vez tan grande que sea impracticable construir un detector lo suficientemente grande en la Tierra. Sin embargo, la naturaleza ofrece una opción alternativa en forma de estrellas de neutrones, tal y como concluye la investigación de la Universidad de Melbourne publicada en Physical Review Letters.
En teoría, las partículas de materia oscura pueden quedar atrapadas en estrellas y planetas en cantidades considerables, independientemente de lo ligeras o pesadas que sean.
Un desafío crítico en el uso de estrellas de neutrones para detectar materia oscura es garantizar que los cálculos que utilizan los científicos tengan en cuenta por completo el entorno único de la estrella. Aunque la captura de materia oscura en estrellas de neutrones se había estudiado durante décadas, los cálculos existentes han pasado por alto importantes efectos físicos.
Entonces, el equipo liderado por la profesora de Física Teórica Nicole Bell se dispuso a realizar mejoras clave en el cálculo de la tasa de captura de materia oscura, es decir, cómo de rápido se acumula la materia oscura en las estrellas de neutrones, lo que cambió las respuestas considerablemente.
Según los autores del estudio, su investigación explica correctamente la estructura de los nucleones, en lugar de tratar a los neutrones como partículas puntuales, e incluye los efectos de las fuerzas fuertes entre los nucleones, en lugar de modelar los neutrones como un gas libre de partículas. Esto se basó en nuestro trabajo anterior en el que incorporamos la composición de la estrella, los efectos relativistas, las estadísticas cuánticas y el enfoque gravitacional.
“En pocas palabras, mostramos cómo pensar correctamente sobre las colisiones de materia oscura en el entorno extremo de estrellas de neutrones, que es muy diferente a los detectores de materia oscura en la Tierra”, subraya Bell en un comunicado.
A su juicio, esta nueva investigación aumenta en gran medida la precisión y solidez de nuestras estimaciones de la tasa de captura de materia oscura. Esto allana el camino para que podamos determinar mejor la fuerza de las interacciones de la materia oscura con la materia ordinaria.
En última instancia, la evidencia (o la falta de evidencia) de la acumulación de materia oscura en las estrellas proporcionaría pistas valiosas sobre dónde apuntar los esfuerzos experimentales en la Tierra, ayudando a desvelar el misterio de la materia oscura.
Centre Chief Investigator @ProfNicoleBell writes about her research into 'Using neutron stars to detect dark matter' https://t.co/vKKuyNjPeM @arc_gov_au
— Dark Matter Centre (@ARC_DMPP) October 26, 2021
