Una prueba más de la estructura escondida del Universo: científicos del MIT arrojan luz sobre la materia oscura a partir de nuevas mediciones desde la ISS. 

El Laboratorio de Ciencia Nuclear del MIT ha logrado culminar un proyecto de dos años y medio con el Espectrómetro Magnético Alfa (AMS), un detector de partículas montado en la Estación Espacial Internacional (ISS), que le ha permitido capturar rayos cósmicos entrantes de toda la galaxia y poder medir mejor aspectos desconocidos de la estructura del cosmos. Concretamente su labor ha sido distinguir entre la inmensa marea de rayos cósmicos (más de 41.000 millones de registros) aquellos que sean de electrones y positrones, es decir, antipartículas estables. Los rayos cósmicos llevan una cantidad determinada de positrones, pero su aumento es llamativo, y hay que entender por qué aumenta su número.

El exceso de este tipo de partículas ya había sido observado anteriormente. Ya en 2013 se registró el primer aumento. Pero ahora las mediciones son más altas todavía, y ese resultado podría ayudar a conocer las características de la materia oscura, ya que su colisión y relación con la materia visible genera positrones. Es decir, que por el humo (los positrones) se puede saber dónde está el fuego (la materia oscura). Siguiendo esta metáfora, es vital poder hacer mediciones más acertadas. La relación que encontraron en el MIT entre la cantidad de positrones y la combinación de electrones y positrones aumentó significativamente cuando hay bajo nivel de energía, justo al contrario que cuando hay gran nivel de energía, momento en el cual esa fracción se reduce.

Según el MIT, esta es “la primera observación experimental de la máxima fracción de positrones – a 243-307 gigaelectronvoltios (GeV) – después de medio siglo de experimentos de rayos cósmicos”. “Los nuevos resultados de la AMS muestran claramente que una nueva fuente de positrones está activa en la galaxia”, según uno de los investigadores del MIT, Paolo Zuccon, que habló con las agencias de prensa. El reto es saber bien de dónde provienen esos positrones, si de colisiones de materia oscura o bien de otra fuente como púlsares. “Las mediciones en marcha pueden discriminar entre las dos hipótesis”, según Zuccon, que considera que son “compatibles con una partícula de materia oscura con una masa del orden de 1 teraelectronvoltio (TeV) – cerca de 1.000 veces la masa de un protón”.

El AMS en la estación espacial

Materia oscura, energía y estructura del universo

Para la ciencia es imprescindible poder determinar cómo es la estructura del universo, de qué se compone y cómo se comporta. Porque en el terreno de la astrofísica, esa suerte de fusión de la astronomía con la física teórica, hay dos grandes lagunas que lo determinan todo: la materia oscura y la energía oscura, íntimamente ligadas la una a la otra, tienen un papel fundamental en aspectos como la expansión del universo tras el Big-Bang, por qué existen galaxias, cómo es su arquitectura interna y cómo los cúmulos de galaxias quedan vertebrados a partir de posibles filamentos de energía y materia que los mantienen cohesionados.

Casi el 85% del universo es oscuridad que se distribuye entre materia oscura y energía oscura. Apenas un 4,5% de todo lo que existe en el universo es materia ordinaria o “visible” (estrellas, gases, galaxias, planetas, materia orgánica como nosotros…), un 23% es materia oscura, y ésta se encuentra ligada a la energía oscura, que es casi el 75% de todo lo que existe en lo que podemos llamar universo. Conocer pues la materia oscura llevaría a entender la energía oscura (que es “repulsiva”, es decir, que repele la materia de manera uniforme por su diferente carga); durante décadas los astrónomos han logrado ver los efectos de la materia oscura, que no refleja nada. Lo que veían eran sus consecuencias, como fuerzas gravitacionales extrañas que se salían de lo normal porque parecían mantener unidas los inconmensurables racimos de galaxias. Como si hicieran de pegamento.

El MIT intenta con el AMS sobre la estación espacial identificar los orígenes de la materia oscura, su función, su comportamiento y qué efecto tiene sobre la materia ordinaria. La materia oscura, compuesta por partículas positrónicas, puede colisionar entre sí creando violentas fuerzas de repulsión que dejan una huella. El AMS mide esa huella. Según la teoría más o menos aceptada (hasta tener otra mejor) estos choques liberan una gran cantidad de energía porque esa colisión provoca su aniquilación mutua, y también generan materia ordinaria. Según Zuccon, “la materia oscura está allí”, dice Zuccon. “Simplemente no sabemos lo que es. AMS tiene la posibilidad de arrojar luz sobre sus características. Vemos alguna pista ahora, y está dentro de nuestras posibilidades decir si esa pista es cierta”.