Integral descubre nuevos datos sobre el origen de la antimateria

Integral, el observatorio de rayos gamma puesto en órbita por la Agencia Espacial Europea (ESA) ha obtenido nuevos y reveladores datos sobre la nube de antimateria situada en las region central de nuestra galaxia, la Vía Láctea. Recientemente ha detectado que dicha nube no posee una forma simétrica, como cabía esperar, sino que está extrañamente deformada. Esto supone nuevas pistas para descubrir el origen de esta misteriosa antimateria.

Recientes observaciones han hecho a los científicos rechazar la teoría que afirmaba que la antimateria proviene de la aniquilación o descomposición de la también misteriosa energía oscura.

Georg Weidenspointner, científico en el Instituto Max Planck, junto con un equipo internacional de astrónomos hizo el descubrimiento usando los datos procedentes del satélite Integral, los cuales fueron recogidos a lo largo de cuatro años. La nube de antimateria se muestra debido a la radiación gamma que emite cuando sus partículas de antimateria o positrones, se encuentran con su partícula opuesta, los electrones. Al juntarse, se aniquilan el uno al otro, liberando una gran cantidad de energía en forma de radiación, parte de ella, en forma de rayos gamma.

La huella del choque entre un electrón y un positrón también puede medirse a través de los rayos gamma que emite. Dichos rayos, procedentes del encuentro, poseen siempre una energía de 511 keV.

Desde su descubrimiento a principios de la década de los 70, ha habido un intenso debate sobre el origen de dichos positrones. Dicha energía procedente del centro de la galaxia a través de rayos gamma fue medida por primera vez mediante aparatos transportados por globos meteorológicos.

Algunos astrónomos han sugerido que los positrones son generados en las explosiones de estrellas, debido a que los elementos nucleares son formados bajo grandes fuentes de energía, y algunos de ellos se transforman en positrones. En cualquier caso, no se conoce cómo estos positrones pueden escapar de la gravedad estelar en tal número como para formar la nube del enorme tamaño que actualmente se observa.

Otros astrónomos afirman que procesos más extraños y complicados suceden para formar dichos positrones. Desde observaciones que se realizaron mucho antes, y con muchos menos datos, la nube de positrones parecía ser esférica y simétrica con el centro de nuestra galaxia. Dicha forma y posición se corresponde con la esperada distribución de la materia oscura en el centro de la Vía Láctea, por ello, fue afirmado que esa nube de materia oscura estaba aniquilando o descomponiéndose en pares iguales de electrones y positrones, los cuales se aniquilaban entre sí, produciendo las radiaciones gamma que observamos desde la Tierra.

El problema con esta teoría reside en que, en cualquier caso, las partículas de materia oscura necesitaban ser mucho menos masivas que lo que la mayoría de las otras teorías predecían.

Sin embargo, los nuevos resultados dan a los astrónomos valiosísimas nuevas pistas y un nuevo camino a seguir, distinto al de la materia oscura, para explicar el origen de la antimateria. Más allá del centro de nuestra galaxia, la nube no es completamente esférica, sino que está deformada por uno de sus lados dos veces más que por el otro. Esta distribución es muy extraña, debido a que la cantidad de gas en la región interior de la galaxia se encuentra uniformemente distribuído.

Igualmente importante es el descubrimiento, también llevado a cabo gracias a Integral, de evidencias que indican que existe un gran número de sistemas binarios "descentrados", correspondiendose directamente con la descentralización de la nube de antimateria. Este hecho sugiere que estos objetos, llamados sistemas binarios de rayos-X de baja masa (Low Mass X-ray Binaries), son los responsables de una gran cantidad de antimateria.

Un sistema binario de rayos-X de baja masa (LMXB) es un sistema celeste en el que una estrella relativamente normal está siendo devorada viva por otro cuerpo estelar, ya sea una estrella de neutrones o un agujero negro. El campo gravitacional de la estrella muerta, la cual devora a la otra, es tan fuerte que arranca el gas de la estrella siendo devorada. Mientras este gas está siendo arrastrado en forma de espirales, es calentado tanto que los pares de electrones - positrones pueden ser espontáneamente generados dentro del intenso campo de radiación.

La razón por la que no detectamos dichos encuentros positrón - electrón es que en este escenario, las emisiones de 511 keV que se producen en el choque son probablemente demasiado débiles como para poder ser detectada en sistemas individuales tipo LMXB por el satélite integral. De ese modo, sólo se detecta antimateria fuera de dichos sistemas, formando nubes, como la que ocupa el centro de nuesta galaxia.

"Recientes cálculos estiman que al menos la mitad, y probalbemente toda la antimateria procede de sistemas de estos sistemas binarios de rayos-X" - afirma Weidenspointner. La otra mitad podría proceder de un proceso similar alrededor del agujero negro situado justo en el centro de nuesta galaxia, combinado con las estrellas que explotan allí. Sin embargo, también afirma que la deformación de sistemas binarios de rayos-X o LMXBs es impredecible, ya que las estrellas están distribuídas más o menos uniformemente a lo largo y ancho de la galaxia, sin existir un patrón constante en la distribución. No obstante, más observaciones que avalen esta teoría son necesarias para saber si dicha distribución de estos sistemas binarios y su relación con la nube de antimateria es real y fiable.

La nave Integral está actualmente en una misión dedicada exclusivamente a observar y recoger datos sobre los sitemas binarios tipo LMXB y las fuentes de energía en forma de rayos gamma de 511 keV, recogidos como el resultado de encuentro entre electrones y positrones.

"La relación entre los sistemas LMXB y la antimateria todavía no está científicamente demostrada, aunque es una teoría muy consistente" - afirma Weidenspointner. Tiene una gran importancia, debido a que reduce la necesidad de la existencia de materia oscura en el centro de nuestra galaxia.

Todo el estudio llevado a cabo por Georg Weidenspointner y su equipo ha sido publicado en el diario Nature hoy, el 10 de enero.