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¡No son los pulsares! HAWC los descarta como posible causa del exceso de antimateria en la Tierra

Aleida Rueda
23/nov/2017

En ciencia, descubrir el origen de un fenómeno es noticia; pero también lo es cuando encuentran que algo, que podía ser la causa de un fenómeno, en realidad no lo es. Precisamente eso acaba de descubrir un grupo de científicos, en el que participan varios investigadores del IF.

Hace unos días, los investigadores que forman parte del observatorio HAWC, en México, publicaron en la revista Science un artículo en el que descartan a los pulsares como posible causa de uno los misterios que le ha quitado el sueño a más de uno en la comunidad científica mundial: ¿por qué llega a la Tierra un exceso de antimateria?

Se trata de una partícula de antimateria específica: el positrón, el nombre que recibe la antipartícula del electrón. Los positrones de origen cósmico que llegan a la Tierra se producen por las interacciones que ocurren entre los rayos cósmicos (núcleos atómicos) y el gas interestelar.

Lo que suponían los investigadores es que este exceso de positrones cósmicos se debía a que las interacciones que los producen ocurrían en lugares muy cercanos a nuestro sistema solar. Si no fuera así, los positrones perderían fácilmente su energía y serían absorbidos por el medio interestelar, es decir, nunca llegarían a la Tierra.

Pero además tenían candidatos concretos: dos pulsares muy cercanos a nuestro planeta llamados Geminga y Monogem. Un pulsar con nebulosa es una estrella de neutrones con un intenso campo magnético que gira a tan alta velocidad que es capaz de lanzar electrones, positrones y otras partículas violentamente. En este caso, los científicos pensaban que los pulsares, al emitir rayos gamma ultra energéticos, podían ser el origen del excedente de positrones cósmicos en nuestro planeta.

“La explicación más aceptada, hasta antes de los resultados de HAWC, era que debido a la edad de Geminga y a su cercanía a la Tierra (alrededor de 800 años luz), un número suficiente de positrones que ésta eyectaba podían llegar hasta la Tierra y explicar el excedente”, comenta Andrés Sandoval Espinosa, investigador del Instituto de Física de la UNAM y vocero científico de la colaboración de HAWC.

Ahora ellos, y los físicos de altas energías de todo el mundo, saben que no es así. Gracias a HAWC, un observatorio único en su tipo en México y ubicado en el Volcán Sierra Negra, Puebla, a 4,100 metros de altitud, los investigadores mexicanos han descartado a los pulsares Geminga y Monogem como los responsables del excedente de antimateria.



Esta vasta región de emisión en gammas de alta energía en realidad consta de dos nebulosas, Geminga a la derecha y PSR B0656+14 a la izquierda. En la parte superior izquierda, para comparación del tamaño de la observación de HAWC, se incluye a la Luna. Imagen: Colaboración HAWC.

Un asunto de velocidad

Con HAWC, el equipo pudo ver, por primera vez, que los pulsares Geminga y Monogem emiten rayos gamma ultra energéticos en regiones más de diez veces el tamaño aparente de la Luna. “La observación en rayos gamma de una región tan extensa en el firmamento sólo la puede hacer el observatorio HAWC, que monitorea simultáneamente un tercio del cielo sobre él”, explica Magdalena González Sánchez, investigadora del Instituto de Astronomía de la UNAM y responsable del Laboratorio Nacional HAWC de Rayos Gamma de CONACYT.

Pero si ya observaron que los dos pulsares pueden lanzar grandes cantidades de rayos gamma, y si, en efecto, están tan cercanos a la Tierra, ¿por qué entonces los científicos terminaron descartándolos como fuente del excedente de positrones cósmicos?

La respuesta, de nuevo, la dio el mismo observatorio. “Las observaciones de HAWC, además de proporcionar información del tamaño de la región donde se originan los positrones, también permiten calcular la velocidad con la que escapan”, dice González.

Y lo que encontraron es que las partículas que eyectan los pulsares se alejan de ellos muy lentamente, de manera que solo algunos logran atravesar nuestra atmósfera. Esto quiere decir que el número de positrones que nos llega desde Geminga y Monogem es demasiado pequeño para explicar el exceso observado.

“Para haber llegado aquí, las partículas tuvieron que haber ‘zarpado’ antes de que se formaran los pulsares”, explica Hao Zhou, de Los Alamos National Lab, quien también participa en el proyecto que conjunta a más tres decenas de instituciones de educación superior e investigación de Estados Unidos, México y Europa.

La otra hipótesis

Los pulsares no eran los únicos candidatos que tenían los científicos para explicar el excedente de antimateria en la Tierra. Una parte de la comunidad científica tenía explicaciones más exóticas. “Hay teorías que buscan explicarlo a través de aniquilación de materia oscura, esta elusiva forma de materia que solo ha sido inferida por efectos gravitacionales” y que representa el 80% de la materia del Universo, comenta Sandoval.

Pero el hecho de haber descartado a los pulsares no deja automáticamente el camino libre para hablar de materia oscura. "Nuestra medición no resuelve el misterio a favor de la materia oscura, pero cualquier teoría nueva que intente explicar el exceso usando pulsares tendrá que coincidir con los nuevos datos", señaló Jordan Goodman, físico de la Universidad de Maryland, el investigador principal y portavoz de Estados Unidos de la colaboración HAWC.

Los miembros de la colaboración están muy contentos con el descubrimiento no sólo porque representa un paso importante en la comprensión del misterioso exceso de antimateria que llega a la Tierra sino porque ha sido el logro de un observatorio construido en México y con una gran participación de científicos mexicanos.



Los investigadores mexicanos en conferencia de prensa el pasado 16 de noviembre en el Instituto de Astronomía, UNAM.