Se sospecha de axiones tras el exceso de rayos X en Los 7 Magníficos

Partículas teorizadas llamadas axiones pueden ser la fuente de emisiones inexplicables de rayos X y de alta energía que rodean un grupo de estrellas de neutrones, denominada Los 7 Magníficos.

Es lo que sugiere un nuevo estudio, dirigido por un físico teórico del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (Berkeley Lab) del Departamento de Energía de Estados Unidos.

Teorizado por primera vez en la década de 1970 como parte de una solución a un problema fundamental de física de partículas, se espera que los axiones se produzcan en el núcleo de las estrellas y se conviertan en partículas de luz, llamadas fotones, en presencia de un campo magnético.

Los axiones también pueden formar materia oscura, la materia misteriosa que representa aproximadamente el 85 por ciento de la masa total del universo, pero hasta ahora solo hemos visto sus efectos gravitacionales en la materia ordinaria. Incluso si el exceso de rayos X resulta no ser axiones o materia oscura, aún podría revelar una nueva física.

Una colección de estrellas de neutrones, conocida como Los Siete Magníficos, proporcionó un excelente banco de pruebas para la posible presencia de axiones, ya que estas estrellas poseen potentes campos magnéticos, están relativamente cerca, a cientos de años luz, y solo se esperaba que produjeran rayos X de baja energía y luz ultravioleta.

"Se sabe que son muy 'aburridos'", y en este caso es algo bueno, dijo Benjamin Safdi, miembro de división del grupo teórico de la División de Física del Laboratorio de Berkeley que dirigió un estudio, publicado en la revista Physical Review Letters, detallando la explicación del axión para el exceso de rayos X.

Si las estrellas de neutrones fueran de un tipo conocido como púlsares, tendrían una superficie activa que emite radiación en diferentes longitudes de onda. Esta radiación aparecería a través del espectro electromagnético, anotó Safdi, y podría ahogar esta firma de rayos X que los investigadores habían encontrado, o produciría señales de radiofrecuencia. Pero los Siete Magníficos no son púlsares y no se detectó ninguna señal de radio de ese tipo. Otras explicaciones astrofísicas comunes tampoco parecen estar a la altura de las observaciones, dijo Safdi.

Si el exceso de rayos X detectado alrededor de los Siete Magníficos se genera a partir de un objeto u objetos que se esconden detrás de las estrellas de neutrones, eso probablemente habría aparecido en los conjuntos de datos que los investigadores están utilizando de dos satélites espaciales: el XMM-Newton de la Agencia Espacial Europea y los telescopios de rayos X Chandra de la NASA.

Safdi y sus colaboradores dicen que todavía es muy posible que surja una nueva explicación sin axiones para explicar el exceso de rayos X observado, aunque tienen la esperanza de que tal explicación se encuentre fuera del Modelo Estándar de física de partículas, y que nuevos experimentos en tierra y en el espacio confirmarán el origen de la señal de rayos X de alta energía.

"Estamos bastante seguros de que existe este exceso y muy seguros de que hay algo nuevo entre este exceso", dijo Safdi. "Si estuviéramos 100% seguros de que lo que estamos viendo es una nueva partícula, sería enorme. Eso sería revolucionario en física". Incluso si el descubrimiento resulta no estar asociado con una nueva partícula o materia oscura, dijo: "Nos diría mucho más sobre nuestro universo y habría mucho que aprender".