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ASTRONOMÍA. La colosal estrella Betelgeuse puede estar expulsando materia oscura

 

NASA / ESA / E. Wheatley (STScl)

En lo profundo del núcleo abrasador de la colosal estrella Betelgeuse, un tipo hipotético de materia oscura apodado axiones podría estar gestando y arrojando al universo, ofreciendo a los científicos el potencial para un descubrimiento revolucionario en la búsqueda en curso de evidencia de materia oscura, según un informe reciente. hallazgos presentados el 20 de abril en la conferencia de abril de la American Physical Society .

Un análisis reciente que buscaba signos de los axiones engañosos resultó vacío, pero ha permitido a los físicos establecer límites más precisos sobre las propiedades de los axiones hipotéticos.

Los rayos X que emite Betelgeuse podrían apuntar a materia oscura

Betelgeuse es una estrella popular que cualquiera puede ver como un punto rojo brillante en el cielo dentro de la constelación de Orión. También está cerca: a 520 años luz de la Tierra, la estrella gigante fue noticia en 2020 cuando su extraño comportamiento de atenuación llevó a los científicos a sospechar que podría explotar en una supernova inimaginablemente violenta.

Si bien Betelgeuse es grande y caliente, también podría servir como un candidato perfecto para que los científicos observen axiones, partículas de conjetura física que los físicos esperan que sean una millonésima o mil millonésima de la masa de un electrón, y podría comprender la misteriosa materia oscura, que supera con creces la materia ordinaria de nuestro universo, a pesar de tener una naturaleza casi totalmente desconocida.

Los axiones no deberían interactuar a menudo con la materia luminosa u ordinaria. Pero algunas teorías creen que los fotones (partículas de luz) podrían convertirse de un lado a otro en axiones dentro de un campo magnético fuerte, según el físico Mengjiao Xiao del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) en Cambridge, en un informe de Live Science . Las estrellas tienen un núcleo termonuclear, lo que las convierte en un gran lugar para encontrar cantidades y niveles extremadamente altos de fotones y magnetismo. Betelgeuse tiene 20 veces la masa de nuestro sol, lo que podría convertirlo en "lo que llamamos una fábrica de axiones".

Si el núcleo de Betelgeuse produce axiones, deberían ser capaces de escapar de la gravedad de la estrella y fluir en nuestra dirección en masa. Y, al interactuar con el campo magnético de la Vía Láctea, los axiones podrían volver a convertirse en fotones en el campo de rayos X del espectro de radiación electromagnética. Pero el lado positivo de la edad de la estrella es que no debería emitir mucha luz de rayos X, lo que significa que cualquier luz de rayos X proveniente de la estrella que envejece podría indicar la presencia de materia oscura, en forma de axiones.

Este gráfico de cuatro paneles ilustra cómo la región sur de la estrella supergigante roja, brillante y de rápida evolución Betelgeuse puede haberse vuelto repentinamente más débil durante varios meses a fines de 2019 y principios de 2020. En los dos primeros paneles, como se ve en luz ultravioleta con el Hubble Telescopio espacial, una gota de plasma brillante y caliente es expulsada de la emergencia de una enorme celda de convección en la superficie de la estrella. En el panel tres, el gas expulsado que fluye se expande rápidamente hacia afuera. Se enfría para formar una enorme nube de granos de polvo que oscurecen. El panel final revela la enorme nube de polvo que bloquea la luz (vista desde la Tierra) de una cuarta parte de la superficie de la estrella.
Ilustración: NASA, ESA y E. Wheatley (STScI)



La detección de axiones de materia oscura podría decirnos cuándo Betelgeuse se convertirá en supernova

La matriz de telescopios espectroscópicos nucleares de la NASA (NuSTAR) en el espacio permitió a Xiao y sus colegas buscar signos de rayos X provenientes de Betelgeuse, pero lamentablemente no vieron nada más que procesos astrofísicos típicos como la pequeña cantidad de rayos X que aún produce de manera creíble el colosal estrella. Pero los nuevos hallazgos presentados el 20 de abril insinúan que los axiones y los fotones tienen al menos tres veces menos probabilidades de interactuar en las formas predichas de lo que pensaban los científicos.

Si los investigadores detectan los rayos X esperados emitidos por una estrella, no necesariamente significaría que los axiones son reales. Los científicos aún tendrían que demostrar que estos rayos no provienen de fuentes que no sean de materia oscura antes de que se agote la física convencional, dejando la materia oscura como la única explicación restante, dijo Joshua Foster, físico del MIT, a Live Science .

Independientemente, los científicos aún pueden encontrar axiones de materia oscura. Si lo hacen, o cuando lo hagan, los astrónomos avanzarían enormemente en nuestra comprensión de Betelgeuse, dijo Xiao. Además, si podemos identificar los axiones de materia oscura que provienen de Betelgeuse, finalmente podríamos calcular cuándo la estrella colosal y envejecida se convertirá en supernova. Y cuando se trata de explosiones de esta escala cósmica, no es necesario que te interesen los misterios del universo para disfrutar del espectáculo.


¿Un precursor de una supernova?

La supergigante roja está destinada a acabar con su vida en una explosión de supernova. Algunos astrónomos piensan que el oscurecimiento repentino puede ser un evento anterior a la supernova. La estrella está relativamente cerca, a unos 725 años luz de distancia, lo que significa que la atenuación se habría producido alrededor del año 1300. Pero su luz apenas llega a la Tierra ahora.

Nadie sabe qué hace una estrella justo antes de convertirse en supernova, porque nunca se ha observado. Los astrónomos han tomado muestras de estrellas tal vez un año antes de que se conviertan en supernovas, pero no unos días o semanas antes de que ocurriera. Pero la posibilidad de que la estrella se convierta en supernova en el corto plazo es bastante pequeña.

Los astrónomos tendrán otra oportunidad de observar la estrella con Hubble a finales de agosto o principios de septiembre. En este momento, Betelgeuse está en el cielo diurno, demasiado cerca del Sol para las observaciones del Hubble. Pero el Observatorio Solar de Relaciones Terrestres (STEREO)  de la NASA  ha tomado imágenes de la estrella monstruosa desde su ubicación en el espacio. Esas  observaciones  muestran que Betelgeuse volvió a atenuarse desde mediados de mayo hasta mediados de julio, aunque no tan drásticamente como a principios de año.

Se espera usar STEREO para más observaciones de seguimiento para monitorear el brillo de Betelgeuse. Su plan es observar Betelgeuse nuevamente el próximo año con STEREO cuando la estrella se haya expandido hacia afuera nuevamente en su ciclo para ver si desata otro arrebato petulante.

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