Después de que los físicos teorizaran por primera vez los axiones en los suburbios de Chicago hace 45 años, rápidamente se convirtieron en un sólido candidato para explicar materia oscura. Sin embargo, durante todo este tiempo, las partículas ultrapequeñas han sido hipotéticas. Ahora, un equipo de astrofísicos ha propuesto que los axiones pueden ser responsables de un exceso de emisiones de rayos X que provienen de un grupo de estrellas de neutrones en nuestra galaxia.
Las estrellas, llamadas los “Siete Magníficos”, son estrellas de neutrones que emiten radiación de rayos X de baja frecuencia desde sus superficies. Las estrellas de neutrones son las vidas posteriores extremadamente densas de estrellas colapsadas. Poseen poderosos campos magnéticos y, como sugiere su nombre, están constituidos en gran parte por neutrones. La nueva investigación, publicado
“Es posible que lo que estamos viendo aquí sea evidencia de nueva física, es evidencia de axiones, lo que transformaría nuestra comprensión de la naturaleza de una manera realmente enorme, lo cual es difícil de transmitir”, Benjamin Safdi, físico de partículas en Lawrence Berkeley. National Laboratory y autor principal del artículo reciente, dijo en una llamada telefónica. “Ese descubrimiento podría venir con este papel; podría llegar dentro de 500 años. Así es como funciona la ciencia, por lo que no hay garantía de gratificación instantánea “.
La principal incertidumbre sobre axions gira en torno a su existencia. En otras palabras, existe consenso entre los físicos sobre las propiedades que estas partículas teóricas poseerían, si existieran. Una de esas propiedades es que los axiones interactuarían muy débilmente, y raramente, con la materia ordinaria. En lugar de esparcir la materia en la estrella, los axiones simplemente escaparían. Otra es que los axiones pueden convertirse en fotones en presencia de campos magnéticos, como los que rodean a las siete estrellas de neutrones.
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Los investigadores comparan el posible comportamiento de los axiones con los neutrinos, una partícula igualmente pequeña (aunque una cuya existencia está probada) que rara vez interactúa con otra materia. Se sabe que los neutrones dentro de las estrellas de neutrones chocan y emiten neutrinos, que es la principal forma en que la estrella se enfría con el tiempo.
La propuesta del equipo es que los axiones podrían crearse en los centros de las estrellas de neutrones, donde hace mucho más calor y más energía que la superficie de la estrella. Así como los neutrones dentro de esa región densa y súper caliente producen neutrinos a través de sus colisiones, también podrían producirse axiones. La diferencia es que en presencia de un campo magnético, el axión podría convertirse en un fotón. La energía burbujeante de ese fotón sería detectable en el espectro de rayos X, específicamente en el rango de alta frecuencia. Se habían recopilado datos anteriores de estas ondas de alta frecuencia, pero solo como un subproducto del principal tema de investigación: las ondas de rayos X de baja frecuencia que salen de las superficies de las estrellas.
“No estamos afirmando que hayamos descubierto el axión todavía, pero estamos diciendo que los fotones de rayos X adicionales pueden ser explicados por axiones”, dijo Raymond Co, astrofísico de la Universidad de Minnesota y coautor del artículo, en nota de prensa. “Es un descubrimiento emocionante del exceso de fotones de rayos X, y es una posibilidad emocionante que ya es consistente con nuestra interpretación de los axiones”.
La esperanza de Safdi es que en el futuro se pueda prestar atención a una enana blanca cercana, una estrella degenerada que es menos compacta y con una temperatura de superficie mucho más fría que una estrella de neutrones. Dado que las enanas blancas no emiten rayos X de baja frecuencia desde su superficie, ningún telescopio de rayos X ha tenido muchas razones para ser señaló a uno.
“Realmente no hay nada que deba aparecer en ninguna longitud de onda de rayos X”, dijo Safdi. “Si vemos una señal, podemos estar mucho más seguros de que lo que estamos viendo es de axiones”.
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