Un grupo de investigadores plantea que Júpiter podría ser un detector de materia oscura ideal. Su proximidad a la Tierra hace que sea una idea muy tentadora. Pero, exactamente, ¿en qué consiste el planteamiento? No hay que olvidar que la materia oscura es una gran desconocida…
Usando a Júpiter como un gran detector de materia oscura
La materia oscura es uno de los grandes componentes del universo. Aproximadamente, el 25% de todo lo que forma el cosmos es materia oscura. El inconveniente es que no está muy claro cómo detectarla y estudiarla. Por ello, un nuevo estudio, que plantea que Júpiter podría servir como detector, resulta de lo más intrigante. A fin de cuentas, la naturaleza de la materia oscura es uno de los grandes misterios de la astrofísica moderna. Se sabe que existe porque interactúa gravitacionalmente. Es la responsable, por ejemplo, de mantener unidas a las galaxias.
Una de las hipótesis más populares plantea que la materia oscura podría ser algún tipo de partícula demasiado pequeña, o que interactúe de forma demasiado débil, para ser detectada. Los experimentos en colisionadores y aceleradores de partículas tienen como objetivo hacer chocar partículas subatómicas. Los investigadores esperan, a través de ellos, ver la desaparición de diferentes cantidades de energía tras la colisión. Algo que indicaría que alguna partícula, quizá materia oscura, estaría escapando a la detección. Pero por ahora, no ha habido suerte.
Sin embargo, la materia oscura se supone que también existe en la naturaleza. Así que debería poder ser capturada por la gravedad de objetos que sean muy masivos. La Tierra, el Sol o Júpiter podrían ser capaces de hacerlo. Con el paso del tiempo, la materia oscura podría acumularse en el interior de un planeta, o estrella, hasta que alcance la densidad suficiente como para que dos partículas de materia oscura colisionen entre sí. Si sucediese, se aniquilarían. Así que, aún sin poder ver la materia oscura, sería posible ver el resultado de la colisión.
Observando a Júpiter con el telescopio adecuado
Esa colisión produce una emisión de radiación de alta energía, en forma de rayos gamma. Esto ha llevado a los investigadores a recurrir al Telescopio Espacial Fermi, que fue lanzado en 2008. Ha estado analizando el cielo, desde entonces, en busca de fuentes de rayos gamma. Para este estudio, en su lugar, se centró su atención en el planeta más grande del Sistema Solar y produjo el primer análisis de la actividad de rayos gamma de Júpiter. La esperanza era observar un exceso de rayos gamma, que sería atribuible a la aniquilación de materia oscura en su interior.
Según explican los investigadores, la temperatura y tamaño de Júpiter hacen que sea ideal como detector de materia oscura. Al tener una gran superficie, en comparación al resto de planetas, puede capturar más materia oscura. El motivo para usarlo, en lugar del Sol, es que el núcleo de Júpiter es mucho más frío, reduciendo la posibilidad de que la materia oscura pudiese evaporarse. Algo que sí sucedería en el Sol. De momento, los resultados en un estudio inicial no muestran señal alguna de la existencia de materia oscura en el interior de Júpiter.
Sin embargo, sí se ha detectado un exceso de rayos gamma en niveles de energía más bajos. Por ello, será necesario estudiar detenidamente los resultados, con mejores herramientas, para ver qué podría causarlo. El telescopio Fermi está al límite para poder analizar rayos gamma de tan poca energía. Por lo que, el objetivo que tienen ahora es esperar a que lleguen telescopios más potentes, de nueva generación, con los que poder continuar. Hay algunos telescopios que, según han explicado, podrían ser muy prometedores…
Nuevos ojos para determinar si Júpiter sirve como detector de materia oscura
Los telescopios AMEGO y e-ASTROGAM podrían ser útiles en este cometido. Sin embargo, todavía se encuentran en la fase de conceptualización. Por lo que, aunque parece que serían herramientas perfectas, quiere decir que estamos todavía muy lejos de verlos convertidos en una realidad. Sea como fuere, lo interesante es que quizá no haga falta mirar lejos del Sistema Solar para intentar resolver uno de los grandes enigmas de la ciencia moderna. La técnica que han planteado, además, podría dar resultado en otros lugares.
Naturalmente, se puede aplicar a exoplanetas que tengan características similares a las de Júpiter. Pero también podría funcionar en el análisis de enanas marrones frías. En el caso de exoplanetas, y enanas marrones, cercanas al centro de la Vía Láctea, se sabe qué se debería observar. Allí, la densidad de materia oscura es más alta, y, por tanto, los objetos allí deberían tener una temperatura superior a la de objetos más lejos del centro galáctico, debido a la aniquilación de materia oscura en sus núcleos. En este caso, el telescopio James Webb podría ser útil.
Bastaría con observar en la longitud del espectro infrarrojo, algo que James Webb podrá hacer fácilmente. Sea como fuere, tanto si el descubrimiento se produjese en Júpiter, u observando algún exoplaneta, o enana marrón, cerca del centro de la galaxia, estaríamos ante un hallazgo revolucionario. Permitiría completar el modelo del universo y dar un salto adelante, en su comprensión, que sería desmesurado. Sin embargo, por ahora las búsquedas no han dado resultado. Aunque tarde o temprano, llegará el momento de su detección…
Estudios
Los estudios son R. Leane y T. Linden; «First Analysis of Jupiter in Gamma Rays and a New Search for Dark Matter», disponible en arXiv, en este enlace, y R. Leane y J. Smirnov; «Exoplanets as New Sub-GeV Dark Matter Detectors», también disponible para su consulta en arXiv.
