¿Primera detección directa de materia oscura?

Décadas de cálculos y observaciones llevaron a determinar que las predicciones hechas en 1933 por Fritz Zwicky sobre la existencia de un tipo de materia "invisible" para nosotros, pero necesaria para explicar ciertos movimientos observados en cúmulos lejanos de galaxias eran, sin duda alguna, correctas.

Hoy, en efecto, sabemos que la "materia oscura" da cuenta de otro 23% de la masa total del universo en que vivimos. Que junto a nuestro 4% de materia "ordinaria" suma un 27%. Se cree que el restante 73% de la masa universal no está compuesta de materia, sino de una misteriosa y aún casi del todo desconocida "energía oscura", que podría estar detrás del hecho de que la expansión del Universo sea más rápida a cada segundo que pasa. La materia oscura, pues, supondría cerca del 85% de toda la materia que existe en el Universo.

Como su propio nombre indica, la materia oscura es prácticamente indetectable. Al no emitir radiación electromagnética (ni luz, ni radiación de tipo alguno), ninguno de los medios técnicos a nuestro alcance han permitido, hasta ahora, detectarla de forma directa. Solo conocemos su existencia por los efectos gravitatorios que produce sobre la materia que sí podemos ver, la materia ordinaria de la que estamos hechos los humanos, las estrellas y las galaxias.

Ni siquiera estamos seguros de que la materia oscura esté hecha de átomos y partículas como los que conocemos, aunque se han propuesto ya algunos candidatos.

Ahora, según se publica hoy mismo en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, un grupo de investigadores de la Universidad de Leicester ha captado por primera vez una curiosa señal en la banda de los rayos X, una que no admite explicación convencional alguna y que proporciona una tentadora visión sobre la misteriosa naturaleza de la materia oscura.

El equipo de investigadores, en efecto, ha encontrado lo que podría ser la firma de una rara y hasta ahora no detectada clase de partículas llamadas "axiones". Los axiones son, precisamente, uno de los candidatos a ser el constituyente principal de la materia oscura.

El director de la investigación, George Fraser, que falleció en marzo de este año, antes de que su trabajo estuviera completamente terminado, escribió en su artículo que "la detección directa de la materia oscura es algo que preocupa a los científicos desde hace treinta años".

Andy Read, también de la Universidad de Leicester y que ha sustituido a Fraser como autor principal del trabajo, explica que "El fondo de rayos X (que es lo que se ve en el cielo tras eliminar las brillantes fuentes de rayos X), parece ser constante e inmutable se mire en la dirección que se mire. Sin embargo, hemos descubierto una señal estacional en este fondo de rayos X, que no admite ninguna explicación convencional, pero que sí es consistente con el descubrimiento de axiones".

Los axiones fueron propuestos en el año 1977 como parte de una teoría que trataba de explicar la conservación de un determinado tipo de simetría (la simetría CP), en el marco de la teoría de la Cromodinámica Cuántica (QDC). Se suponía que el axión tendría una masa muy pequeña y que carecería de carga eléctrica. Pero nadie ha sido capaz de detectar uno hasta ahora.

El nombre de la partícula se le ocurrió a uno de los autores del primer artículo que predecía su existencia, Frank Wilczek, mientras estaba lavando su ropa y su mirada cayó sobre el nombre del detergente que estaba utilizando: "Axión". Wilczek decidió que ese sería un buen nombre para su misteriosa partícula y decidió bautizarla así en su artículo.

El hallazgo de la misteriosa señal de los axiones hallada por los investigadores de la Universidad de Leicester se produjo tras analizar prácticamente todo el archivo de datos del telescopio europeo de rayos X XMM Newton, que en diciembre celebrará sus primeros quince años en el espacio. Todos los intentos anteriores de detectar axiones habían fracasado sin excepción.

Pero como el mismo George Fraser dejó escrito en su estudio, "Parece plausible que los axiones, de hecho, se produzcan en el núcleo del Sol y que se conviertan en rayos X en el campo magnético terrestre". Según la teoría, la señal característica de los axiones en los rayos X sería mucho mayor si miramos a través de la cara del campo magnético que apunta al Sol, porque allí es donde el campo es más fuerte".

Andy Read, por su parte, concluye que "este excitante descubrimiento en el último trabajo de George (Fraser) es realmente innovador y podría abrir una ventana hacia una nueva Física, además de tener fuertes implicaciones no solo para nuestra comprensión del cielo en rayos X, sino para identificar a la materia oscura que es dominante en la masa del Universo".

Si el hallazgo se confirma, será la primera detección e identificación directa de una partícula de materia oscura, algo que permitirá cambiar y ampliar las teorías existentes sobre el funcionamiento y naturaleza del Universo.