Investigadores del Instituto de Física Corpuscular (IFIC) y otros grupos europeos han estudiado los efectos de la presencia de materia oscura en el Sol. Según sus cálculos, las partículas de materia oscura de baja masa podrían estar transfiriendo energía desde el núcleo a las regiones externas del Sol, lo que influiría en la cantidad de neutrinos que llegan a la Tierra.
“Suponemos que las partículas de materia oscura interactúan débilmente con los átomos del Sol, y lo que hemos hecho es calcular entre qué rangos se pueden producir estas interacciones para describir mejor la estructura y evolución del Sol”, explica a SINC Marco Taoso, investigador del IFIC, un centro mixto del CSIC y la Universidad de Valencia.
Las observaciones astrofísicas sugieren que nuestra galaxia se encuentra alojada en un halo de partículas de materia oscura. Según los modelos, algunas de estas partículas, las WIMP (Weakly Interacting Massive Particles: partículas masivas de interacción débil) interactúan débilmente con otras normales, como los átomos, y podrían estar acumulándose en el interior de las estrellas. El estudio, publicado recientemente en la revista Physical Review D, profundiza en este asunto para el caso del Sol.
“Cuando las WIMP pasan a través del Sol pueden dispersar los átomos de nuestra estrella y perder energía, lo que las impide escapar de la influencia gravitatoria del Sol, que las captura y quedan atrapadas orbitando en su interior sin poder salir”, señala el investigador.
La materia oscura enfría el núcleo del Sol
Los científicos consideran que la mayoría de las partículas de materia oscura se concentran en el centro del Sol, pero en sus orbitas elípticas también viajan a la parte externa, interactuando e intercambiando energía con los átomos solares. De esta forma las WIMP transportan la energía del ardiente núcleo central a las partes más frescas periféricas.
“Este efecto produce un enfriamiento del núcleo, la región donde se originan los neutrinos por las reacciones nucleares del Sol”, apunta Taoso. “Y esto se traduce en una reducción del flujo de neutrinos solares, ya que dependen fuertemente de la temperatura del núcleo”.
Los neutrinos que llegan a la Tierra se pueden medir con diversas técnicas, por lo que esos datos sirven para detectar las modificaciones de la temperatura solar que inducen las WIMP. El transporte de energía que puedan hacer estas partículas depende de la probabilidad con la que interactúen con los átomos, y el “tamaño” de estas interacciones está relacionado con la disminución del flujo de neutrinos.
“Por lo tanto los datos actuales de los neutrinos solares se pueden utilizar para poner límites al tamaño de las interacciones materia oscura-átomos, y mediante códigos numéricos hemos comprobado que ciertos valores se traducen en una reducción de los flujos de neutrinos solares y generan un conflicto con las mediciones”, indica el científico.
El equipo ha aplicado sus cálculos para conocer mejor los efectos de las partículas de materia oscura de muy baja masa (entre 4 y 10 Gigaelectronvoltios). En este rango se mueven los modelos que tratan de explicar los resultados de experimentos como DAMA (bajo una montaña italiana) o CoGent (en una mina de EE UU), que buscan materia oscura a través de “centelleadores” o detectores de WIMP.
Debate sobre WIMP y composición solar
Este año ha aparecido también otro estudio de científicos de la Universidad de Oxford (Reino Unido) que apunta a que las WIMP no sólo reducen los flujos de neutrinos solares, sino que, además, modifican la estructura del Sol y sirven para explicar su composición.
“Nuestros cálculos, sin embargo, muestran que las modificaciones de la estructura de la estrella son demasiado pequeñas para apoyar esa afirmación y los WIMP no pueden explicar el problema de la composición solar”, concluye Taoso.
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Referencia bibliográfica:
Marco Taoso, Fabio Iocco, Georges Meynet, Gianfranco Bertone y Patrick Eggenberger. “Effect of low mass dark matter particles on the Sun”. Physical Review D 82 (8), octubre de 2010. DOI: 10.1103/PhysRevD.82.083509.
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