La nave New Horizons podría haber observado materia oscura en descomposición

Según los investigadores, en efecto, la luz detectada por la sonda de la NASA podría deberse a la descomposición de axiones, una de las partículas teóricas con las que los físicos tratan de explicar la naturaleza de la materia oscura.

Toda la luz que hay más allá de nuestra galaxia, forma, en conjunto, el llamado Fondo Óptico Cósmico (COB por sus siglas en inglés). Y los científicos llevan años tratando de desentrañar la valiosa información que este fondo contiene sobre la estructura y la naturaleza del Universo en que vivimos.

Una tarea, por cierto, nada sencilla, ya que diferenciar la COB de la luz que se genera más cerca de casa, como la poderosa luz solar, reflejada en las incontables partículas de polvo planetarias de nuestro sistema, es algo extremadamente complicado de conseguir. Afortunadamente, disponemos de una nave que sí que puede acometer la tarea. Se trata de la New Horizons, conocida por su sobrevuelo de Plutón en 2015 y que, desde entonces, ha seguido avanzando sin descanso a través del Sistema Solar exterior. En la actualidad, la sonda se encuentra en el Cinturón de Kuiper, un gran anillo de escombros que rodea todo nuestro sistema más allá de Neptuno.

Debido a su situación privilegiada, a muchos miles de millones de km del Sol y en una región en la que el polvo interplanetario es mucho más escaso, los astrónomos que estudian el COB han encontrado en esta nave una herramienta ideal para su trabajo. Hace poco, por ejemplo, se consiguió medir el Fondo Óptico Cósmico gracias al instrumento Long Range Reconnaissance Imager (LORRI) de New Horizon, el mismo que hace años capturó las espectaculares imágenes de la superficie de Plutón. Lejos de la influencia de la luz solar dispersa, esas observaciones proporcionan la medición más precisa de la COB hasta la fecha.

El análisis de esos datos llevó a un descubrimiento sorprendente. El COB es casi el doble de brillante de lo que cabría esperar de los últimos estudios de galaxias. Este exceso, además, tiene una significación estadística de 4 sigma, lo que significa que es extremadamente poco probable que la observación sea el resultado de la casualidad o de una simple fluctuación estadística. Ese brillo 'extra' está ahí, y tiene que venir de alguna parte ¿Pero de dónde?

Según los tres astrónomos de Johns Hopkins, su procedencia podría ser la descomposición de los axiones, unas partículas hipotéticas con las que se traata de explicar la materia oscura, ese 'otro tipo' de materia, cinco veces más abundante que la materia 'normal' (de la que están hechos planetas, estrellas y galaxias), que hasta ahora nadie a sido capaz de detectar pero que resulta imprescindible para explicar la cohesión de las galaxias o sus movimientos a través del Universo.

Para explicar las observaciones hechas con el instrumento LORRI, los autores del estudio trabajaron con un modelo que incluye axiones que se descomponen en fotones. En concreto, los científicos calcularon la distribución de energía de fotones resultante de estas desintegraciones y cómo contribuirían al exceso de luz detectado por LORRI. Los resultados sugieren que el exceso de fotones COB podría haberse originado a partir de axiones con masas que oscilan entre 8 y 20 eV/c2 (electronvoltios por cm cuadrado), con una vida media de descomposición de aproximadamente 1.015 años. Además, si la desintegración del axión produce fotones con una energía específica, debería haber evidencia de esta producción en la distribución espectral de la luz en la COB.

Para confirmar el hallazgo, los investigadores buscarán ahora esa misma firma espectral en futuras observaciones COB, que mejorarán a medida que New Horizons avance más hacia el borde del Sistema Solar. Si vuelven a encontrar lo mismo, podría significar el final de una de las búsquedas más largas y difíciles en la historia de la Ciencia.