14 de marzo de 2006

La materia oscura habría encendido a las primeras estrellas

Imagen: STScI

La materia oscura podría haber encendido las primeras estrellas del Universo si la materia oscura está hecha de neutrinos estériles. De acuerdo a un trabajo de Peter Biermann, del Instituto Max-Planck de Radioastronomía, de Bonn, Alemania, y por Alexander Kusenko, de la Universidad de California, en Los Angeles, Estados Unidos, recientemente publicado en la revista científica "Physical Review Letters", los neutrinos estériles decaen acelerando la formación del hidrógeno molecular y erncendiendo las primeras estrellas entre 20 y 100 millones de años después de la Big Bang. La luz de estas primeras estrellas ionizó, entonces, el gas interestelar entre 150 y 400 millones de años después del Big Bang, de acuerdo a las observaciones.

El descubrimiento de las masas de los neutrinos en experimentos de oscilación de neutrinos sugiere la existencia de neutrinos "estériles" o de "mano derecha" que no participan en las interacciones débiles directamente, pero que interactúan a través de su mezcla con los neutrinos ordinarios. El número de neutrinos estériles no se conoce, pero si uno de ellos tiene una masa de unos pocos keV (kilo electrón-Volt, un millonésimo de la masa del átomo de hidrógeno), puede dar cuenta de la misteriosa masa perdida del Universo, la "materia oscura". Las observaciones astrofísicas admiten la visión de que la materia oscura es de forma tal que puede asimilarse a los neutrinos estériles.

La nueva teoría puede explicar diferentes desafíos astronómicos que permanecen aún inexplicados.

Primero, los neutrinos estériles se pudieron producir durante el Big Bang en la misma cantidad que la materia oscura.

Segundo, estas partículas pueden explicar el antiguo problema de las velocidades de los pulsares: los pulsares (o estrellas de neutrones rápidamente rotantes) son emitidos a partir de la explosión de una supernova en una dirección preferencial, por lo tanto, le dan a la estrella de neutrones un empujón, algo parecido al motor de un cohete. Los pulsares son conocidos por tener velocidades del orden de centenares de kilómetros por segundo, algunos excediendo los 1000 km/s. El origen de estas velocidades permanece desconocido, pero la emisión de neutrinos estériles puede explicar el disparo de los pulsares. Un pulsar muy rápido en la "Nebulosa de la Guitarra" se muestra en la figura. Si la materia oscura está hecha de partículas que re-ionizaron al Universo, de acuerdo con Biermann y Kusenko, una corriente de las misma partículas emitida por una supernova pudo haber creado esta guitarra cósmica.

Tercero, los neutrinos estériles pueden ayudar a explicar la ausencia de antimateria en el Universo. El Universo temprano, los neutrinos estériles pudieron haber "robado" el así llamado número leptónico del plasma. En una época posterior, la falta de número leptónico fue convertida en un número bariónico diferente de cero. La asimetría resultante entre bariones (como los protones) y antibariones (como el antiprotón) es la razón por la cual el Universo no tiene antimateria.

"La formación de agujeros negros en los centros de las galaxias, así como las estructuras a escala subgaláctica favorece a los neutrinos estériles para dar cuenta de la materia oscura. El consenso de varias porciones de prueba lleva a pensar que la largamente buscada partícula de la materia oscura pueda quizá ser un neutrino estéril", termina diciendo Peter Biermann.

Más información en:
http://www.mpifr-bonn.mpg.de/