¿El sol tiene un corazón de materia oscura?

​Algo está mal en nuestro sol. O quizás algo está mal en las teorías que tenemos sobre el sol y su comportamiento, teorías que son conocidas colectivamente como el modelo estándar del sol. Este modelo está basado en observaciones espectroscópicas de la fotosfera del sol (la capa que irradia luz) y ofrece predicciones sobre la temperatura, la densidad y la composición química de nuestro sol.

Observaciones recientes de las ondas internas de presión del sol revelaron una discrepancia mayor: la zona de convección del sol circulante debería tener ​un 10% más de elementos pesados. Se ve mucho helio e hidrógeno.

De acuerdo a un ​nuevo estudio de los astrofísicos en la Durham University, este material que falta podría ser explicado por la presencia de una cierta variedad de materia oscura conocida como la materia oscura asimétrica semanal. Es una versión de este material difícil de alcanzar, que posee una pequeña proporción de antimateria oscura (el balance entre materia oscura y materia regular es lo asimétrico). Esto mantiene a las colisiones de materia/antimateria oscura bajo control, lo suficiente para que se mantenga alrededor del sol por largos periodos.

Por otra parte, a diferencia de muchas teorías de formas de materia oscura, esta puede interacturar con materia regular a través de transferencias de impulsos, a medida que la materia oscura colisiona con las partículas de materia regular. Esto podría permitir que la materia oscura ayude a transportar calor desde el centro del sol hacia la superficie. Los analistas argumentan que esto podría explicar la discrepancia entre las observaciones espectroscópicas y las observaciones heliosísmicas (presión/ondas acústicas).

Asumiendo que la masa de una partícula de materia oscura es de alrededor de 3 GeV -lo que es muy liviano comparado con los ​100 GeV de la materia oscura asimétrica semanal- esta partículas que interactúan a través de la transferencia de impulsos se ajustan perfectamente, explicando el desajuste observado.

"Probablemente hay un zoológico de distintas posibles partículas que podrían servir para esta interacción, pero no está claro si alguna de estas podría realmente funcionar cuando se trabaja en los detalles" le dijo Aaron Vicent, el investigador principal tras el nuevo estudio, ​a Physics World. "Estamos muy cerca de encontrar si realmente esto indica la presencia de materia oscura o si hemos tropezado con algo que matemáticamente parece materia oscura, porque es algo muy sutil que está sucediendo en el sol".

Esta partícula en teoría es muy liviana, pero como señalan Vincent y su equipo en el paper, está dentro del rasgo de detección utilizando métodos de materia oscura directa y/o búsqueda basada en colisionadores. De hecho la respuesta final vendrá desde los próximos esfuerzos que se llevarán a cabo en el gran colisionador de hadrones a través del experimento de búsqueda de materia oscura súper criogénica. Esto todavía es una nueva problemática.

Imagen: Aaron Vincent/Physics World

También es un problema que se extiende mucho más allá de nuestro propio sol. La materia oscura asimétrica, que ha sido estudiada sólo durante los últimos años, puede ofrecer una respuesta a uno de los más grandes misterios del universo: ¿Por qué existe? Si la materia y la antimateria que abunda en el universo es tan simétrica como esperamos (la creación de materia resulta en la creación de la misma cantidad de antimateria), se habría aniquilado a si misma antes que la existencia pudiera siquiera pestañear.

La materia oscura que interactúa distinto con la materia y la antimateria podría (ayudar a) explicar las sobras de materia "normal" que hoy conocemos como la existencia.

El paper llamado "Una posible indicación de la materia oscura asimétrica impulso dependiente en el Sol" ​puede ser visto en arXiv.