En 2008, astrónomos que trabajaban en el telescopio HAWC a gran altitud, ubicado en México, observaron un número inesperadamente elevado de positrones, la versión antimateria de los electrones, orbitando a unos cientos de kilómetros por encima de la atmósfera terrestre. Desde entonces, la comunidad científica ha buscado la explicación a este cúmulo de antimateria, dividiéndose principalmente en dos teorías sobre su origen.

Mientras que algunos sugirien que las partículas extra podrían venir de estrellas cercanas colapsadas llamadas púlsares, que giran varias veces por segundo y expulsan electrones, positrones y otras materias con fuerza violenta; otros especulan con que los positrones podrían provenir de procesos que involucran la materia oscura, una sustancia invisible que hasta ahora solo intuímos a través de su atracción gravitacional.

Ahora, los astrónomos de la misma institución han capturado la primera vista gran angular de los rayos gamma que emanan de dos estrellas que giran rápidamente, un fenñomeno con el que se puede tomar una nueva perspectiva sobre la transmisión de luz de alta energía de estos cuerpos, y sus resultados agrandan más aún el misterio sobre estas partículas de antimateria cerca de la Tierra.

Usando nuevos datos del observatorio HAWC, los autores realizaron las primeras mediciones detalladas de dos púlsares previamente identificados como posibles fuentes del exceso de positrones. Según sus resultados, publicados en Science, al capturar y contar las partículas de luz emitidas por estos motores estelares cercanos, descubrieron que es poco probable que los dos púlsares sean el origen del exceso de positrones: a pesar de tener la edad adecuada y la distancia correcta desde la Tierra, estas estrellas están rodeadas por una nube turbia que evita que la mayoría de los positrones escapen.

El origen de los rayos gamma

Del mismo modo que una cámara normal, la recolección de mucha luz permite a HAWC crear imágenes nítidas de fuentes de rayos gamma individuales. Los más energéticos se originan en los cementerios de grandes estrellas, alrededor de restos estelares como los de púlsares rotatorios de supernovas. Pero esa luz no proviene directamente de las estrellas, sino que se crea cuando el púlsar que gira acelera las partículas a energías extremadamente altas, lo que hace que choquen contra los fotones de menor energía que quedaron del universo primitivo.

El tamaño del campo de desechos alrededor de poderosos púlsares, indica a los investigadores la velocidad a la que se mueve la materia en relación con las estrellas giratorias. Esto les permite estimar cómo de rápido se mueven los positrones y cuántos de ellos pudieron haber llegado a la Tierra desde una fuente determinada.

“Nuestra medición no se inclina a favor de la materia oscura, pero cualquier teoría nueva que intente explicar el exceso utilizando púlsares tendrá que tener en cuenta lo que hemos encontrado”, dice el investigador principal, Jordan Goodman, profesor de Física en la Universidad de Maryland (EE.UU.) y portavoz de Estados Unidos para la colaboración con HAWC. Es posible que una nueva visión sobre la astrofísica de estos púlsares y sus entornos locales pueda explicar el exceso de positrones en la Tierra, pero requeriría una teoría más complicada de difusión de positrones. Por otro lado, la materia oscura puede proporcionar la explicación correcta, pero en cualquier caso, afirman, se necesitará más evidencia para decidir.

Cómo se obtienen los datos

El observatorio HAWC se encuentra a una altura de 13.500 pies, flanqueando el volcán Sierra Negra dentro del Parque Nacional Pico de Orizaba en el estado mexicano de Puebla. Consiste en más de 300 tanques enormes de agua que reciben partículas iniciadas por paquetes de rayos gamma, que cuando se estrellan contra la atmósfera superior, destruyen átomos en el aire, produciendo una lluvia de partículas que se mueven casi a la velocidad de la luz hacia el suelo. Cuando esta cascada llega a los tanques de HAWC, produce destellos coordinados de luz azul en el agua, lo que permite a los investigadores reconstruir la energía y el origen cósmico del rayo gamma que inició la cascada.

La materia y la antimateria se aniquilan entre sí. Para que exista el Universo y con ello todo lo que nos rodea, la única explicación es que desde el principio de los tiempos existiera un desequilibrio entre estos dos elementos inclinado a favor de la materia. Pero ahora, físicos de la Organización Europea para la Investigación Nuclear, CERN, afirman en un artículo publicado en Nature. que, en base a los últimos cálculos que no encuentran diferencias entre materia y antimateria más allá de su carga eléctrica, “el Universo no debería existir”.

Fuente: Science