¿Qué son los axiones y por qué interesan a los físicos?
Los axiones son partículas hipotéticas propuestas para resolver un problema de la física de partículas y, además, se consideran candidatos a formar la materia oscura, esa sustancia misteriosa que representa el 27% del universo pero que no emite luz. Este equipo de investigadores sugiere que los axiones podrían originarse y acumularse alrededor de estrellas de neutrones, las cuales son restos extremadamente densos de estrellas colapsadas. Este nuevo hallazgo brinda una nueva área para enfocar la búsqueda de materia oscura, en particular para telescopios especializados.
Estrellas de neutrones como fábricas de materia oscura
El equipo plantea que algunos axiones generados dentro de estas estrellas podrían convertirse en fotones y escapar al espacio, mientras que otros quedarían atrapados por la gravedad, formando una nube axiónica alrededor de la estrella. Según explican, la interacción de estos axiones con fuertes campos magnéticos, a través del “efecto Primakoff,” podría permitir su conversión en luz. Esta conversión, en teoría, podría observarse con telescopios de radio en el espacio, ya que la ionosfera terrestre bloquea ciertas longitudes de onda.
Condiciones ideales: magnetars y su papel en la detección de axiones
Las estrellas de neutrones con campos magnéticos extremos, conocidas como magnetars, crean un ambiente ideal para que los axiones se conviertan en fotones, lo que podría facilitar su detección desde el espacio. Benjamin Safdi, físico de partículas de UC Berkeley, comenta que este fenómeno ya es conocido en el campo de la física de axiones: cuando campos eléctricos y magnéticos fuertes y variables interactúan, las condiciones son propicias para la producción de axiones. Esta teoría subraya la importancia de entornos astrofísicos extremos para la detección de estas partículas elusivas.
La carrera por observar axiones: ¿telescopios terrestres o espaciales?
En 2021, Safdi y su equipo postularon que las estrellas de neutrones del grupo conocido como los “Magnificent Seven” podrían producir axiones que se convierten en rayos X, observables desde la Tierra. Sin embargo, muchos de estos axiones permanecerían cerca de las estrellas, formando poblaciones densas de partículas en millones de años. Este fenómeno sugiere que un nuevo tipo de telescopio de radio, como el Lunar Crater Radio Telescope (LCRT), podría ser clave para capturar señales de axiones.
El papel de los telescopios espaciales en la detección de materia oscura
Actualmente, los telescopios en el espacio, como el telescopio Webb y el Euclid de la ESA, se especializan en observar el universo en longitudes de onda infrarrojas, pero un telescopio de radio en el espacio podría ofrecer una ventaja única. El LCRT, diseñado para captar señales de radio en el lado oscuro de la Luna, es una propuesta prometedora para explorar estas partículas en condiciones ideales. Según Safdi, los axiones podrían ser una de las mejores apuestas para descubrir nueva física, aunque su detección es un desafío debido a su interacción extremadamente débil con la materia ordinaria.
Esta investigación marca un paso importante hacia la detección de la materia oscura y sugiere que la próxima misión en la búsqueda de axiones podría necesitar un gran esfuerzo, tanto científico como financiero, en colaboración con agencias espaciales como la NASA.
