Noves dades sobre la naturalesa de la matèria fosca

Una investigació realitzada per científics de la Universitat de Granada, a Espanya, pot contribuir a determinar la naturalesa de la matèria fosca, un dels majors misteris de la física que, com és sabut pels seus efectes gravitatoris, constitueix més del 80% de la massa de l’univers.

En un article publicat a la prestigiosa Physical Review Letters, Adrián Ayala i la seva directora de tesi Immaculada Domínguez, tots dos pertanyents al grup “FQM-292 Evolució Estel·lar i Nucleosíntesis” de la UGR, han aconseguit posar límits a les propietats d’una de les partícules candidates a matèria fosca: els axiones.

En aquest treball també han participat Maurizio Giannotti (Universitat de Barry, Estats Units), Alessandro Mirizzi (Deutsches Elektronen-Synchrotron, DESY, Alemanya) i Oscar Straniero (Institut Nacional d’Astrofísica, INAF-Observatori Astronòmic de Teramo, Itàlia). Aquesta investigació és una mostra de la cada vegada més intensa col·laboració entre físics de partícules i astrofísics, que dóna lloc a una ciència relativament nova: l’anomenada “física de astropartícules”.

En aquest treball, els científics han utilitzat les estrelles com laboratoris de física de partícules: a les altes temperatures de l’interior estel·lar, els fotons poden convertir-se en axiones que escapen a l’exterior, portant energia.

“Aquesta pèrdua d’energia pot tenir conseqüències, observables o no, en algunes fases de l’evolució estel·lar”, explica Adrián Ayala. “En el nostre treball, hem realitzat simulacions numèriques (per ordinador) de l’evolució d’una estrella, des del seu naixement fins que s’esgota en el seu interior l’hidrogen i posteriorment l’heli, incloent els processos de producció de axiones”.

Els resultats indiquen que l’emissió de axiones pot disminuir significativament el temps de la combustió central d’heli, l’anomenada fase HB (Horitzontal Branch): l’energia que es porten els axiones es compensa amb energia procedent de la combustió nuclear, consumint l’heli més ràpidament.

“Basant-nos en aquesta influència sobre els temps característics d’evolució, podem acotar l’emissió de axiones, ja que una emissió alta implica una fase HB ràpida, disminuint la probabilitat d’observar estrelles en aquesta fase”, afirma Immaculada Dominguez.

L’alta qualitat de les observacions recents de cúmuls globulars permet contrastar els resultats de les simulacions numèriques realitzades en aquest treball amb les dades. “Comparant el nombre d’estrelles observades en la fase HB amb el nombre d’estrelles observades en una altra fase no afectada pels axiones, com la fase anomenada RGB (Xarxa Gian Branch), hem estimat la taxa màxima d’emissió de axiones”.

La producció de axiones depèn de la constant d’acoblament axión-fotó que caracteritza la interacció entre el axión i els fotons. “Hem obtingut un límit màxim per a aquesta constant que és el més restrictiu dels trobats fins a la data, tant teòrica com experimentalment”, assenyalen els investigadors de la UGR.

Els autors d’aquest treball apunten que la precisió en la determinació de la constant d’acoblament pel mètode utilitzat “depèn críticament de la precisió amb què es pugui estimar el contingut d’heli inicial de les estrelles del cúmul globular”.

Deixa un comentari

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

Esteu comentant fent servir el compte WordPress.com. Log Out /  Canvia )

Google photo

Esteu comentant fent servir el compte Google. Log Out /  Canvia )

Twitter picture

Esteu comentant fent servir el compte Twitter. Log Out /  Canvia )

Facebook photo

Esteu comentant fent servir el compte Facebook. Log Out /  Canvia )

S'està connectant a %s