Los púlsares pueden hacer brillar la materia oscura

Un grupo de astrofísicos ha demostrado que si la materia oscura está compuesta de axiones, puede manifestarse en forma de un sutil resplandor adicional procedente de estrellas pulsantes.

La luz emitida por los axiones -una partícula subatómica cuya existencia aun no ha sido demostrada- detectable en forma de ondas de radio, sería sólo una pequeña fracción de la luz total que estos brillantes faros cósmicos envían hacia nosotros.

Es necesario saber con mucha precisión cómo sería un púlsar sin axiones y cómo sería un púlsar con axiones para poder ver la diferencia, y mucho menos cuantificar esa diferencia y convertirla en una medida de una cantidad de materia oscura.

Esto es exactamente lo que ha hecho un equipo de físicos y astrónomos. En un esfuerzo de colaboración entre científicos de las universidades de Princeton y Amsterdam, se ha construido un marco teórico integral que permite una comprensión detallada de cómo se producen los axiones, cómo los axiones escapan de la atracción gravitacional de la estrella de neutrones y cómo, durante su escape, se convierten en radiación de radio de baja energía.

Luego, los resultados teóricos se transfirieron a una computadora para modelar la producción de axiones alrededor de los púlsares, utilizando simulaciones numéricas de plasma de última generación que se desarrollaron originalmente para comprender la física detrás de cómo los púlsares emiten ondas de radio, informa la Universidad de Amsterdam.

Una vez producidos virtualmente, se simuló la propagación de los axiones a través de los campos electromagnéticos de la estrella de neutrones. Esto permitió a los investigadores comprender cuantitativamente la producción posterior de ondas de radio y modelar cómo este proceso proporcionaría una señal de radio adicional además de la emisión intrínseca generada por el propio púlsar.

A continuación, los resultados de la teoría y la simulación se sometieron a una primera prueba observacional. Utilizando observaciones de 27 púlsares cercanos, los investigadores compararon las ondas de radio observadas con los modelos, para ver si algún exceso medido podría proporcionar evidencia de la existencia de axiones. Desafortunadamente, la respuesta fue "no", o quizás de manera más optimista: "todavía no". Los axiones no nos saltan a la vista de inmediato, pero quizás eso no era de esperar. Si la materia oscura revelara sus secretos tan fácilmente, ya habría sido observada hace mucho tiempo.

Por lo tanto, la esperanza de una detección definitiva de axiones está ahora en observaciones futuras. Mientras tanto, la actual no observación de señales de radio de axiones es un resultado interesante en sí mismo. La primera comparación entre simulaciones y púlsares reales ha puesto los límites más estrictos hasta la fecha a la interacción que los axiones pueden tener con la luz, según los autores, cuyo trabajo se publica en Physical Review Letters.

El objetivo final es demostrar que los axiones existen o asegurarse de que es extremadamente improbable que los axiones sean un constituyente de la materia oscura. Los nuevos resultados son sólo un primer paso en esa dirección; son sólo el comienzo de lo que podría convertirse en un campo completamente nuevo y altamente interdisciplinario que tiene el potencial de avanzar dramáticamente en la búsqueda de axiones, precisan los autores.