China lanza sonda de materia oscura: cielo y telescopio

El explorador de partículas de materia oscura lanzado recientemente lleva la caza al espacio.

Lanzamiento de DAMPE
El lanzamiento del jueves por la mañana de DAMPE.
Xinhua/Agencia de Noticias de China

Un cohete Gran Marcha 2D iluminó los cielos del amanecer sobre el Centro de Lanzamiento de Satélites de Jiuquan en el noroeste de China en la mañana del 17 de diciembre cuando puso en órbita la primera carga astrofísica del país. El Explorador de partículas de materia oscura (DAMPE) investigará las lagunas en nuestra comprensión de la astrofísica de alta energía, y podría detectar firmas de materia oscura esquiva.

La misión DAMPE, apodada wukong basado en el sobrenatural Rey Mono en una novela china del siglo XVI, es el resultado de una colaboración entre universidades de Suiza, Italia y la Academia de Ciencias de China. (La NASA tiene restricciones para comercializar tecnología con China debido a las Regulaciones de Comercio Internacional de Armas promulgadas en 1976, que es una de las razones principales por las que China no es un socio en la Estación Espacial Internacional, pero los países europeos no tienen tal restricción).

La misión DAMPE

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Un diagrama de corte de DAMPE.
Colaboración de la Academia de Ciencias de China / INFN / DAMPE

Una vez que DAMPE alcance la órbita terrestre baja, muy por encima de nuestra atmósfera protectora, comenzará a detectar partículas energéticas conocidas como rayos cósmicos, así como fotones de rayos gamma de supernovas, púlsares y otras fuentes astrofísicas. Y es posible que ciertos tipos de materia oscura también puedan producir una señal observable.

DAMPE se une a la Espectrómetro magnético alfa (AMS) y el Telescopio electrónico calorimétrico a bordo de la Estación Espacial Internacional para llevar la caza de la materia oscura al espacio. Pero DAMPE extenderá la búsqueda a regímenes de mayor energía, detectando partículas y fotones en el rango de tera-electronvoltios (TeV), similares a las partículas producidas en colisionadores de partículas terrestres como el CERN. El alcance de alta energía es el primero para una misión espacial.

DAMPE utiliza una pila de detectores conocidos como centelleadores, cada uno compuesto por material que destella cuando es golpeado por la radiación ionizante de una partícula de alta energía. DAMPE tiene el detector más sensible de su tipo jamás enviado al espacio, lo que le permite detectar estos destellos y medir su energía y dirección de origen con una precisión sin precedentes.

“Si tenemos suerte, [DAMPE] podría descubrir la materia oscura”, dice el astrofísico teórico David Spergel (Universidad de Princeton). «Seguro que nos enseñará más sobre los rayos cósmicos».

Sondeando las energías más altas

DAMPE en el espacio (arte)
La concepción de un artista de DAMPE en el espacio.
dpnc.unige.ch

La búsqueda de materia oscura está a la vanguardia de la astrofísica moderna: múltiples líneas de evidencia, como rastrear el movimiento de las galaxias dentro del famoso Bullet Cluster, nos dicen que no podemos ver la mayor parte de la masa del universo. Además, la materia oscura no puede estar hecha de partículas ordinarias: para replicar la evolución del universo en simulaciones, la materia oscura debe ser un tipo de partícula nuevo y exótico.

Una perspectiva líder, conocida como partículas masivas de interacción débil (WIMP), actúa como su propia antipartícula. En lugares que deberían estar repletos de materia oscura, como el centro de nuestra galaxia o las galaxias enanas cercanas, las partículas WIMP deberían colisionar entre sí en grandes cantidades. Su aniquilación produciría una firma especial a altas energías, cuyos indicios ya han sido detectados por el AMS. Al igual que el AMS, DAMPE identificará los subproductos de estas colisiones en lugar de ver los WIMP en sí mismos, pero las energías más altas que detecta le permitirían precisar la masa de las partículas.

Un poco más cerca de casa, DAMPE también caracterizará el entorno de alta energía alrededor de la Tierra. La exposición a largo plazo a la radiación de alta energía es una amenaza real para los astronautas en una misión a Marte, como la que la NASA está planeando para la década de 2030, y los científicos deben entenderlo antes de intentar una misión de este tipo.

Felicitaciones a China por el despliegue de su primera misión de astrofísica al espacio. Esta es la primera de una serie de cinco misiones, con dos cargas científicas adicionales que se lanzarán en 2016.

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