Nuevo método para buscar partículas ajenas al modelo estándar

Una estrella (naranja) que se acerca a un agujero negro supermasivo (negro) puede verse perturbada por la fuerte atracción gravitacional del agujero negro. - PEIZHI DU

   MADRID, 17 Ago. (EUROPA PRESS) -

   Físicos teóricos han propuesto un método novedoso para buscar nuevas partículas que actualmente no están contenidas en el modelo estándar de física de partículas.

   Su método, publicado en Nature Communications, podría arrojar luz sobre la naturaleza de la materia oscura y los agujeros negros.

   Las estrellas que pasan cerca de los agujeros negros supermasivos ubicados en el centro de las galaxias pueden ser alteradas por las fuerzas de las mareas, lo que genera destellos que se observan como eventos transitorios brillantes en los estudios del cielo. La velocidad a la que ocurren estos eventos depende de los giros del agujero negro, que a su vez pueden verse afectados por bosones ultraligeros (partículas hipotéticas con masas diminutas) debido a la superradiación. El equipo de investigación realizó un análisis detallado de estos efectos y descubrió que las búsquedas de perturbaciones de mareas estelares tienen el potencial de descubrir la existencia de bosones ultraligeros.

   Según el coautor Rouven Essig, profesor del YITP (Yang Institute for Theoretical Physics), el equipo demostró que, debido a la dependencia de las tasas de interrupción estelar del giro del agujero negro, y dado que los bosones ultraligeros afectan de manera única a tales giros debido a la inestabilidad superradiante, las mediciones de la tasa de interrupción de las mareas estelares pueden utilizarse para sondear estas nuevas partículas.

   Además, los investigadores sugieren que con el enorme conjunto de datos de interrupciones de mareas estelares que proporciona el Observatorio Vera Rubin, estos datos, en combinación con el trabajo de los investigadores, pueden usarse para descubrir o descartar una variedad de modelos de bosones ultraligeros en amplias regiones del espacio de parámetros.

   Su análisis también indica que las mediciones de las tasas de interrupción de las mareas estelares pueden usarse para restringir una variedad de distribuciones de giros de agujeros negros supermasivos y determinar si se prefieren giros cercanos al máximo.

   "Las implicaciones potenciales de nuestros hallazgos son profundas. El descubrimiento de nuevos bosones ultraligeros en estudios de disrupción de mareas estelares sería revolucionario para la física fundamental", dice Essig.

   "Estas nuevas partículas podrían ser la materia oscura y, por lo tanto, el trabajo podría abrir ventanas a un sector oscuro complejo que sugiere descripciones más fundamentales de la naturaleza, como la teoría de cuerdas. Nuestra propuesta también puede tener otras aplicaciones, como mediciones de giros de agujeros negros supermasivos, que se pueden utilizar para estudiar la historia de formación del agujero negro", dice en un comunicado Rosalba Perna, profesora en el Departamento de Física y Astronomía de la Universidad de Stony Brook y couatora del estudio.

   "Y, en última instancia, si estas nuevas partículas existen, afectarán la forma en que las estrellas que se acercan a un agujero negro supermasivo se ven interrumpidas por la fuerte atracción gravitacional del agujero negro", agrega el coautor Peizhi Du, investigador postdoctoral en el YITP (Yang Institute for Theoretical Physics).