La nebulosa de la guitarra. Click para agrandar
Dado que constituye una gran parte del Universo, uno pensaría que ya sabríamos qué es la materia oscura. Un equipo internacional de investigadores ahora teoriza que la materia oscura podría ser una clase de partículas conocidas como "neutrinos estériles". Estas partículas, formadas en el Big Bang, podrían explicar la masa faltante del Universo, y tendrían el práctico efecto secundario de acelerar la formación temprana de estrellas.
La materia oscura puede haber jugado un papel importante en la creación de estrellas en los inicios del universo. Sin embargo, si ese es el caso, la materia oscura debe consistir en partículas llamadas "neutrinos estériles". Peter Biermann, del Instituto Max Planck de Radioastronomía en Bonn, y Alexander Kusenko, de la Universidad de California, Los Ángeles, han demostrado que cuando se descomponen los neutrinos estériles, se acelera la creación de hidrógeno molecular. Este proceso podría haber ayudado a iluminar las primeras estrellas solo unos 20 a 100 millones de años después del Big Bang. Esta primera generación de estrellas ionizó el gas que las rodeaba, unos 150 a 400 millones de años después del Big Bang. Todo esto proporciona una explicación simple a algunas observaciones bastante desconcertantes sobre la materia oscura, las estrellas de neutrones y la antimateria.
Los científicos descubrieron que los neutrinos tienen masa a través de los experimentos de oscilación de neutrinos. Esto llevó a la postulación de que existen neutrinos "estériles", también conocidos como neutrinos diestros. No participan directamente en interacciones débiles, pero interactúan a través de su mezcla con neutrinos comunes. El número total de neutrinos estériles en el universo no está claro. Si un neutrino estéril solo tiene una masa de unos pocos kiloelectronvoltios (1 keV es la millonésima parte de la masa de un átomo de hidrógeno), eso explicaría la enorme masa que falta en el universo, a veces llamada "materia oscura". Las observaciones astrofísicas respaldan la idea de que la materia oscura es probable que consista en estos neutrinos estériles.
La teoría de Biermann y Kusenko arroja luz sobre una serie de rompecabezas astronómicos aún inexplicables. En primer lugar, durante el Big Bang, la masa de neutrinos creada en el Big Bang equivaldría a lo que se necesita para explicar la materia oscura. En segundo lugar, estas partículas podrían ser la solución al problema de larga data de por qué los púlsares se mueven tan rápido.
Los púlsares son estrellas de neutrones que giran a una velocidad muy alta. Se crean en explosiones de supernovas y normalmente se expulsan en una dirección. La explosión les da un "empuje", como un motor de cohete. Los pulsares pueden tener velocidades de cientos de kilómetros por segundo, o incluso miles. El origen de estas velocidades sigue siendo desconocido, pero la emisión de neutrinos estériles explicaría las patadas de púlsar.
La nebulosa de la guitarra contiene un púlsar muy rápido. Si la materia oscura está hecha de partículas que reionizaron el universo, como sugieren Biermann y Kusenko, el movimiento del púlsar podría haber creado esta guitarra cósmica.
Tercero, los neutrinos estériles pueden ayudar a explicar la ausencia de antimateria en el universo. En el universo temprano, los neutrinos estériles podrían haber "robado" lo que se llama el "número de leptones" del plasma. En un momento posterior, la falta de número de leptones se convirtió en un número bariónico distinto de cero. La asimetría resultante entre bariones (como protones) y antibariones (como antiprotones) podría ser la razón por la cual el universo no tiene antimateria.
“La formación de agujeros negros galácticos centrales, así como la estructura en escalas subgalácticas, favorece a los neutrinos estériles para dar cuenta de la materia oscura. El consenso de varias pruebas indirectas lleva a creer que la tan buscada partícula de materia oscura puede ser, de hecho, un neutrino estéril ”, dice Peter Biermann.
Fuente original: Sociedad Max Planck
