podría resolver un misterio de 20 años
La Vía Láctea está salpicada de brillantes diamantes microscópicos que giran, lo que podría explicar un inusual brillo de microondas
Scientific American
Crédito de la imagen: Getty Images
Por Shannon Hall, para Scientific American Junio 11 de 2018
Cuando los astrónomos primero miraron el cosmos a la luz de microondas, sabían que habían tropezado con una ventana hacia los primeros momentos del universo. Después de todo, el fondo cósmico de microondas, ese brumoso resplandor del Big Bang liberado cuando el universo tenía apenas 380,000 años de antigüedad, ha permitido a los científicos responder preguntas fundamentales sobre de dónde venimos. Pero la luz de microondas también ha despertado un intrigante misterio más cerca de casa. En 1996 los astrónomos notaron un exceso inexplicable de microondas que emanaban de nuestra propia galaxia. Durante más de 20 años, esta llamada emisión anómala de microondas ha permanecido como un enigma — hasta hoy. Un nuevo estudio publicado en Nature Astronomy sugiere que los nano-diamantes que giran podrían ser los culpables.
Hace diez años, mientras estudiaban los nacientes sistemas planetarios que se formaban en remolinos de gas y polvo alrededor de estrellas jóvenes, la astrónoma de la Universidad de Cardiff, Jane Greaves, notó que algunos de esos sistemas parecían estar brillando levemente con microondas. Inicialmente atribuyó el resplandor a los defectos en sus datos, pero luego lo reconsideró después de escuchar la charla de un colega sobre la emisión anómala de microondas. Volviendo al telescopio, ella y sus colaboradores monitorearon 14 jóvenes sistemas estelares para detectar misteriosas emisiones de microondas, y finalmente encontraron tres que irradiaban ese brillo revelador. Esos mismos tres sistemas, también resultan ser los únicos tres dentro de la muestra de Greaves que se sabe que contienen cristales en forma de pirámide de nano diamantes— con forma de pirámide que contienen solo cientos de átomos de carbono, todos con un brillo de átomos de hidrógeno congelado probablemente acumulado desde el medio interestelar. "Esto realmente es una pista de que la naturaleza nos dice que los nano-diamantes son los responsables" de las microondas anómalas ", dice.
Pero, ¿cómo pueden los objetos tan pequeños emitir microondas tan poderosos que pueden vislumbrarse a través de cientos de miles de años luz? El truco es que nuestra galaxia es un lugar turbulento, en el cual las mareas y los vientos levantados por los movimientos y actividades de las estrellas crean cualquier objeto pequeño, ya sea un grano de polvo insignificante, una molécula fuerte o incluso un pequeño movimiento de diamantes— es empujado por otras partículas chocando contra él. Si ese objeto posee una carga eléctrica asimétrica (donde un lado tiene un poco más de carga que el otro), su giro podría emitir radiación electromagnética en forma de microondas. Los discos alrededor de estrellas recién nacidas alojan partículas particularmente rápidas, amplificando aún más este efecto.
Inicialmente, los astrónomos sospechaban que los objetos minúsculos responsables del resplandor eran moléculas orgánicas llamadas hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAHs :polycyclic aromatic hydrocarbons)— principalmente el equivalente cósmico del hollín, aunque producido por estrellas que envejecen en lugar de por chimeneas. Bruce Draine, un astrónomo de la Universidad de Princeton que no participó en el estudio, había sido un defensor de los HAP como los principales candidatos para la anomalía de microondas, pero sabía que esa explicación carecía de pruebas. Entonces, él y sus colegas se propusieron encontrarlo, comparando los mapas de distribución de los HAP y las microondas anómalas en toda la Vía Láctea. Una superposición entre las regiones de alta densidad y baja densidad en ambos mapas habría sido prueba irrefutable de que los HAP fueron los culpables. "Para nuestra sorpresa, no se vio tal conexión", dice Draine. Su estudio de 2016 declaró que los HAP eran inocentes, y la emisión se volvió un misterio una vez más. Al menos, eso es, hasta que Greaves y sus colegas informaron sobre sus nuevos hallazgos. Draine considera que la hipótesis de los nano-diamantes es atractiva, pero señala que la correlación entre los brillos de microondas de las tres estrellas y los nano-diamantes en sus discos podría ser una mera coincidencia.
Aunque Greaves y sus colegas calcularon las probabilidades de una asociación casual a tan solo 0.01 por ciento, ese cálculo supone que todas las estrellas se observaron en igualdad de condiciones, sin ningún posible sesgo. Pero Aigen Li, un astrónomo de la Universidad de Missouri-Columbia que no participó en el trabajo, teme que pueda existir un sesgo debido al hecho de que no todas las estrellas tienen la misma temperatura. Los nano-diamantes generalmente solo son visibles para los astrónomos de Earthbound cuando rodean a estrellas extremadamente calientes, dice, lo que significa que podría haber fácilmente otras estrellas de alojamiento de nano-diamantes dentro de la muestra de Greaves que no pueden emitir microondas anómalas. Clive Dickinson, un astrónomo de la Universidad de Manchester en Inglaterra, que tampoco participó en el trabajo, expresa preocupaciones similares. Él argumenta que las estrellas calientes tienden a ionizar el gas a su alrededor para crear nubes de plasma de partículas cargadas que también pueden emitir radiación de microondas a medida que vuelan a través de sus órbitas alrededor de la estrella. Sin un modelado muy cuidadoso de este efecto, podría conducir a un caso de identidad errónea y estar asociado con una emisión de microondas anómala. "Suponiendo que se haya hecho correctamente, entonces esto es bastante emocionante—es un resultado bastante bueno", dice Dickinson.
Para reforzar su hipótesis de nano-diamantes, Greaves y su equipo intentarán observar tanto la emisión anómala de microondas como los nano-diamantes en ambientes más fríos y menos sospechosos, como las frígidas nubes de gas y polvo interestelar que salpican nuestra galaxia.
Si finalmente se valida como la verdadera fuente de microondas anómalas, los mapas de nano-diamantes a lo largo de la Vía Láctea se volverán cruciales para los científicos que deseen eliminar sus efectos contaminantes para realizar estudios más profundos y más precisos del fondo de microondas cósmico, revelando secretos indescriptibles de la génesis del universo. En cierto sentido, dice la coautora Anna Scaife, astrónoma de Manchester, la importancia vital de la anomalía de microondas para tales estudios hace que la desconsideración pasada de los astrónomos de los nano diamantes sea aún más sorprendente. "Gran parte del tiempo en astrofísica estamos reduciendo los detalles de las cosas en las que ya entendemos el panorama general, mientras que esta es una asociación completamente nueva", dice. "Esto realmente es un cambio radical en nuestro pensamiento, en lugar de solo un avance incremental".
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