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La distribución de la materia oscura en el cúmulo de galaxias Abell 3827 aparece como líneas de contorno azules en esta foto del Telescopio Espacial Hubble. Crédito de la imagen: ESO / R. Massey
Por Chelsea Gohd, Space.com Staff Writer • Junio 1 de 2018
¿La materia oscura tiene una carga eléctrica? Nadie se ha preguntado antes, pero los investigadores están explorando la posibilidad de que algunas partículas de materia oscura tengan, de hecho, una pequeña carga eléctrica y que interactúen con la materia normal a través de la fuerza electromagnética.
Julian Muñoz, un cosmólogo teórico de la Universidad de Harvard en Cambridge, Massachusetts, dirigió un nuevo estudio junto con su colaborador Avi Loeb, físico teórico y profesor del Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica (CfA), para tratar de determinar si algunas partículas de materia oscura tener una pequeña carga eléctrica.
"Has oído hablar de autos eléctricos y libros electrónicos, pero ahora estamos hablando de materia oscura eléctrica", dijo Muñoz en un comunicado del CfA. "Sin embargo, esta carga eléctrica está en la más pequeña de las escalas".
La idea de que la materia oscura de alguna manera podría estar cargada eléctricamente parece demasiado extraña como para ser cualquier cosa menos ciencia ficción. Una nueva idea, Muñoz y Loeb se inspiró en investigaciones previas para investigar si las partículas de materia oscura podrían tener una carga eléctrica, según el comunicado.
Los astrónomos mapean la materia oscura indirectamente, a través de su atracción gravitacional sobre otros objetos.
Los astrónomos mapean la materia oscura indirectamente, a través de su atracción gravitacional sobre otros objetos. Crédito de la imagen: NASA, ESA y D. Coe (NASA JPL / Caltech y STScI), CC BY
La investigación del Experimento para detectar la Firma Global EoR (Época de la Reionización) (EDGES) - un proyecto de investigación colaborativo ubicado en el Observatorio de Radioastronomía de Murchison en Australia — inspiró a Muñoz y Loeb a investigar la posibilidad de la materia oscura eléctrica. En febrero, los científicos de EDGES anunciaron que habían detectado una firma de radio de las primeras estrellas para formar en el universo.
Las teorías populares afirman que, cuando esta primera generación de estrellas emitió luz ultravioleta, esa luz interactuó con átomos de hidrógeno fríos entre las estrellas, lo que a su vez les permitió absorber la radiación cósmica de fondo de microondas (CMB) que quedó del Big Bang. El equipo de EDGES afirmó haber encontrado evidencia para esta absorción de CMB, aunque otros científicos aún no han verificado el hallazgo. El equipo de EDGES también descubrió que la temperatura de estos átomos de hidrógeno era la mitad de lo que esperaban.
Muñoz y Loeb interpretaron estos hallazgos, especialmente la temperatura inusualmente baja de los átomos de hidrógeno, como posible evidencia de una interacción entre la materia oscura y la materia normal, según el comunicado.
"Si EDGES ha detectado un gas de hidrógeno más frío de lo esperado durante este período, ¿qué podría explicarlo? Una posibilidad es que el hidrógeno se enfrió con la materia oscura", dijo Muñoz en el comunicado.
"Estamos limitando la posibilidad de que las partículas de materia oscura carguen una pequeña carga eléctrica —equivalente a una millonésima de la de un electrón— a través de señales mensurables del amanecer cósmico", dijo Loeb en el comunicado. Sin embargo, el equipo no tiene forma de probar la teoría todavía, ya que "es posible observar cargas tan pequeñas incluso con los aceleradores de partículas más grandes". Muñoz y Loeb explicaron que la materia normal se habría movido muy lentamente en este momento temprano en el universo, y las partículas cargadas eléctricamente se dispersan más fácilmente cuando se mueven lentamente. Entonces, si algunas partículas de materia oscura estuvieran cargadas, la materia normal y la materia oscura habrían interactuado con mucha fuerza, y estas interacciones causadas por las partículas cargadas de materia oscura podrían haber causado que los átomos de hidrógeno se enfríen de manera drástica para explicar las bajas temperaturas que el equipo EDGES encontró.
Algunos astrónomos desafiaron los resultados de EDGES, pero Muñoz y Loeb continuarán explorando cómo esta investigación podría mejorar nuestra comprensión de la materia oscura, según el comunicado.
Loeb expresó en la declaración: "Podemos contar una historia de física fundamental con nuestra investigación, sin importar cómo interpretes el resultado de EDGES. La naturaleza de la materia oscura es uno de los misterios más grandes en la ciencia, y necesitamos usar cualquier tema relacionado. nuevos datos para abordarlo ".
Aunque Muñoz y Loeb aún no pueden demostrar su teoría con observaciones directas, si pequeñas cantidades de materia oscura tienen cargas eléctricas débiles, podría ayudar a explicar los datos de EDGES y respaldar los hallazgos de otras investigaciones de materia oscura, según el comunicado.
Este estudio fue publicado el miércoles (30 de mayo) en la revista Nature.
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La distribución de la materia oscura en el cúmulo de galaxias Abell 3827 aparece como líneas de contorno azules en esta foto del Telescopio Espacial Hubble. Crédito de la imagen: ESO / R. Massey
Por Chelsea Gohd, Space.com Staff Writer • Junio 1 de 2018
¿La materia oscura tiene una carga eléctrica? Nadie se ha preguntado antes, pero los investigadores están explorando la posibilidad de que algunas partículas de materia oscura tengan, de hecho, una pequeña carga eléctrica y que interactúen con la materia normal a través de la fuerza electromagnética.
Julian Muñoz, un cosmólogo teórico de la Universidad de Harvard en Cambridge, Massachusetts, dirigió un nuevo estudio junto con su colaborador Avi Loeb, físico teórico y profesor del Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica (CfA), para tratar de determinar si algunas partículas de materia oscura tener una pequeña carga eléctrica.
"Has oído hablar de autos eléctricos y libros electrónicos, pero ahora estamos hablando de materia oscura eléctrica", dijo Muñoz en un comunicado del CfA. "Sin embargo, esta carga eléctrica está en la más pequeña de las escalas".
La idea de que la materia oscura de alguna manera podría estar cargada eléctricamente parece demasiado extraña como para ser cualquier cosa menos ciencia ficción. Una nueva idea, Muñoz y Loeb se inspiró en investigaciones previas para investigar si las partículas de materia oscura podrían tener una carga eléctrica, según el comunicado.
Los astrónomos mapean la materia oscura indirectamente, a través de su atracción gravitacional sobre otros objetos.
Los astrónomos mapean la materia oscura indirectamente, a través de su atracción gravitacional sobre otros objetos. Crédito de la imagen: NASA, ESA y D. Coe (NASA JPL / Caltech y STScI), CC BY
La investigación del Experimento para detectar la Firma Global EoR (Época de la Reionización) (EDGES) - un proyecto de investigación colaborativo ubicado en el Observatorio de Radioastronomía de Murchison en Australia — inspiró a Muñoz y Loeb a investigar la posibilidad de la materia oscura eléctrica. En febrero, los científicos de EDGES anunciaron que habían detectado una firma de radio de las primeras estrellas para formar en el universo.
Las teorías populares afirman que, cuando esta primera generación de estrellas emitió luz ultravioleta, esa luz interactuó con átomos de hidrógeno fríos entre las estrellas, lo que a su vez les permitió absorber la radiación cósmica de fondo de microondas (CMB) que quedó del Big Bang. El equipo de EDGES afirmó haber encontrado evidencia para esta absorción de CMB, aunque otros científicos aún no han verificado el hallazgo. El equipo de EDGES también descubrió que la temperatura de estos átomos de hidrógeno era la mitad de lo que esperaban.
Muñoz y Loeb interpretaron estos hallazgos, especialmente la temperatura inusualmente baja de los átomos de hidrógeno, como posible evidencia de una interacción entre la materia oscura y la materia normal, según el comunicado.
"Si EDGES ha detectado un gas de hidrógeno más frío de lo esperado durante este período, ¿qué podría explicarlo? Una posibilidad es que el hidrógeno se enfrió con la materia oscura", dijo Muñoz en el comunicado.
"Estamos limitando la posibilidad de que las partículas de materia oscura carguen una pequeña carga eléctrica —equivalente a una millonésima de la de un electrón— a través de señales mensurables del amanecer cósmico", dijo Loeb en el comunicado. Sin embargo, el equipo no tiene forma de probar la teoría todavía, ya que "es posible observar cargas tan pequeñas incluso con los aceleradores de partículas más grandes". Muñoz y Loeb explicaron que la materia normal se habría movido muy lentamente en este momento temprano en el universo, y las partículas cargadas eléctricamente se dispersan más fácilmente cuando se mueven lentamente. Entonces, si algunas partículas de materia oscura estuvieran cargadas, la materia normal y la materia oscura habrían interactuado con mucha fuerza, y estas interacciones causadas por las partículas cargadas de materia oscura podrían haber causado que los átomos de hidrógeno se enfríen de manera drástica para explicar las bajas temperaturas que el equipo EDGES encontró.
Algunos astrónomos desafiaron los resultados de EDGES, pero Muñoz y Loeb continuarán explorando cómo esta investigación podría mejorar nuestra comprensión de la materia oscura, según el comunicado.
Loeb expresó en la declaración: "Podemos contar una historia de física fundamental con nuestra investigación, sin importar cómo interpretes el resultado de EDGES. La naturaleza de la materia oscura es uno de los misterios más grandes en la ciencia, y necesitamos usar cualquier tema relacionado. nuevos datos para abordarlo ".
Aunque Muñoz y Loeb aún no pueden demostrar su teoría con observaciones directas, si pequeñas cantidades de materia oscura tienen cargas eléctricas débiles, podría ayudar a explicar los datos de EDGES y respaldar los hallazgos de otras investigaciones de materia oscura, según el comunicado.
Este estudio fue publicado el miércoles (30 de mayo) en la revista Nature.
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