Nuevos datos sobre la naturaleza de la materia oscura

Una investigación realizada por científicos de la Universidad de Granada (UGR) puede contribuir a determinar la naturaleza de la materia oscura, uno de los mayores misterios de la Física que, como es sabido por sus efectos gravitatorios, constituye más del 80% de la masa del universo.

En un artículo publicado en Physical Review Letters, Adrián Ayala y su directora de tesis Inmaculada Domínguez, ambos pertenecientes  al grupo FQM-292 Evolución Estelar y Nucleosíntesis de la UGR, han logrado poner límites a las propiedades de una de las partículas candidatas a materia oscura: los axiones.

En este trabajo también han participado  Maurizio Giannotti (Universidad de Barry, EE UU), Alessandro Mirizzi (Deutsches Elektronen-Synchrotron, DESY, Alemania) y Oscar Straniero (Instituto Nacional de Astrofísica, INAF-Observatorio Astronómico de Teramo, Italia). Esta investigación es una muestra de la cada vez más intensa colaboración entre físicos de partículas y astrofísicos, que da lugar a una ciencia relativamente nueva: la denominada 'física de astropartículas'.

Los científicos han utilizado las estrellas como laboratorios de física de partículas: a las altas temperaturas del interior estelar, los fotones pueden convertirse en axiones que escapan  al exterior, llevándose energía.

“Esta pérdida de energía puede tener consecuencias, observables o no, en algunas fases de la evolución estelar”, explica Adrián Ayala. “En nuestro trabajo, hemos realizado simulaciones numéricas (por ordenador) de la evolución de una estrella, desde su nacimiento hasta que agota en su interior el hidrógeno y posteriormente el helio, incluyendo los procesos de producción de axiones”.  

Los resultados indican que la emisión de axiones puede disminuir significativamente el tiempo de la combustión central de helio, la llamada fase HB (Horizontal Branch): la energía que se llevan los axiones se compensa con energía procedente de la combustión nuclear, consumiéndose el helio más rápidamente.

“Basándonos en esta influencia sobre los tiempos característicos de evolución, podemos acotar  la emisión de axiones, ya que una emisión alta implica una fase HB rápida, disminuyendo la probabilidad de observar estrellas en esta fase”, afirma Inmaculada Dominguez.