Paul M. Sutter es astrofísico en SUNY Stony Brook y el Instituto Flatiron, presentador de Ask a Spaceman y Space Radio , y autor de How to Die in Space. Contribuyó con este artículo Expert Voices: Opinions and Insights de Space.com.
No sabemos por qué el universo está dominado por la materia sobre la antimateria, pero podría haber estrellas enteras, y tal vez incluso galaxias, en el universo hechas de antimateria.
Las anti-estrellas arrojarían continuamente sus componentes de antimateria al cosmos, e incluso podrían ser detectables como un pequeño porcentaje de las partículas de alta energía que golpean la Tierra.
La antimateria es como la materia normal, excepto que no. Cada partícula tiene un gemelo anti-partícula, con exactamente la misma masa, exactamente el mismo giro y exactamente el mismo todo. Lo único diferente es el cargo. Por ejemplo, la antipartícula del electrón, llamada positrón, es exactamente como el electrón, excepto que tiene carga eléctrica positiva.
Nuestras teorías de la física fundamental apuntan a un tipo especial de simetría entre la materia y la antimateria: se reflejan entre sí casi a la perfección. Por cada partícula de materia en el universo, debería haber una partícula de antimateria. Pero cuando miramos a nuestro alrededor, no vemos antimateria. La Tierra está hecha de materia normal, el sistema solar está hecho de materia normal, el polvo entre las galaxias está hecho de materia normal; parece que todo el universo está compuesto enteramente de materia normal.
Solo hay dos lugares donde existe la antimateria. Uno está dentro de nuestros colisionadores de partículas ultrapotentes: cuando los encendemos y explotamos algo subatómico, salen chorros de antimateria y normales. El otro lugar está en los rayos cósmicos . Los rayos cósmicos no son realmente rayos, sino más bien corrientes de partículas de alta energía que surgen del cosmos y golpean nuestra atmósfera. Esas partículas provienen de procesos ultrapoderosos en el universo, como supernovas y estrellas en colisión, por lo que se aplica la misma física.
Pero, ¿por qué la antimateria es tan rara? Si la materia y la antimateria están tan perfectamente equilibradas, ¿qué pasó con todas las antimateria? La respuesta se encuentra en algún lugar del universo temprano.
La anti-galaxia
No estamos exactamente seguros de qué lo hizo, pero algo se desequilibró en el joven cosmos. Es de suponer que en los buenos viejos tiempos (y estoy hablando cuando el universo tenía menos de un segundo aquí), la materia y la antimateria se producían en cantidades iguales. Pero luego sucedió algo; algo hizo que se produjera más materia que antimateria. No se necesitaría mucho, solo una parte por billón de desequilibrio, pero sería suficiente para que la materia normal llegara a dominar esencialmente todo el universo, formando eventualmente estrellas y galaxias e incluso tú y yo.
Pero sea cual sea ese proceso, y debo mencionar que la física detallada de ese mecanismo de eliminación de antimateria en el universo temprano está actualmente más allá de la física conocida, por lo que hay mucho en el aire aquí, puede que no haya sido del todo perfecto. Es totalmente posible que el universo primitivo haya dejado solos grandes grupos de antimateria, flotando aquí y allá por todo el universo.
Esos grupos, si sobrevivían lo suficiente, crecerían en relativo aislamiento. Claro, cuando la materia y la antimateria chocan, se aniquilan entre sí en un destello de energía, y eso habría causado algunos dolores de cabeza en el universo temprano, pero si los grupos de antimateria lograron superar esa prueba, habrían estado libres en casa.
En el transcurso de miles de millones de años, esos grupos de antimateria podrían haberse juntado y crecer. Recuerde que la única diferencia entre la antimateria y la materia es su carga; todas las demás operaciones de la física siguen siendo exactamente las mismas. Entonces puedes formar anti-hidrógeno, anti-helio y anti-todos los demás elementos. Puedes tener anti-polvo, anti-estrellas alimentados por anti-fusión, anti-planetas con anti-personas bebiendo anti-vasos refrescantes de anti-agua, funciona.
Contando hacia atrás
Los astrónomos no sospechan que hay anti-galaxias enteras flotando por ahí, porque sus interacciones con la materia normal (digamos, cuando dos galaxias chocan) liberarían bastante energía, suficiente para que nos demos cuenta. Pero podrían ser posibles grupos más pequeños. Grupos más pequeños como cúmulos globulares.
Los cúmulos globulares son cúmulos pequeños y densos de menos de un millón de estrellas que orbitan galaxias más grandes. Se cree que son increíblemente antiguas, ya que no están formando nuevas estrellas en la época actual, sino que están llenas de poblaciones pequeñas, rojas y envejecidas. También están relativamente libres de gas y polvo, todo el combustible que necesita para hacer nuevas estrellas. Simplemente merodean, orbitando débilmente alrededor de sus primos más grandes y activos, remanentes de una era pasada y en gran parte olvidada. La Vía Láctea en sí tiene un séquito de unos 150 de ellos.
Y algunos de ellos pueden estar hechos de anti-estrellas.
Un equipo de astrofísicos teóricos calculó lo que sucedería si uno de los cúmulos globulares que orbitan la Vía Láctea fuera en realidad un anti-cúmulo, como se informó en un artículo que apareció recientemente en la revista preprint arXiv . Hicieron una pregunta simple: ¿qué pasaría?
A menos que el cúmulo globular atravesara el disco de la Vía Láctea , realmente no explotaría. Dado que el anti-cúmulo solo estaría hecho de estrellas, y las estrellas no ocupan mucho volumen, no hay muchas oportunidades para grandes auges. En cambio, las anti-estrellas en el anti-cúmulo seguirían con sus vidas normales, haciendo cosas normales como estrellas.
Cosas como emitir un flujo constante de partículas. O tener grandes brotes y eventos de eyección de masa coronal . O chocar entre sí. O morir en fantásticas explosiones de supernovas.
Todos esos procesos liberarían toneladas de antipartículas, enviándolas fluyendo fuera del anti-cúmulo y hacia el volumen cercano del universo, incluida la Vía Láctea. Incluyendo nuestro sistema solar, donde esas antipartículas aparecerían como una parte más de la banda de rayos cósmicos.
Entonces, ¿podrían algunas de las anti-partículas que golpean nuestra atmósfera todos los días haber sido lanzadas por una anti-estrella hace millones de años? Ahora mismo es muy difícil de decir. Ciertamente, hay anti-partículas mezcladas como parte de la población total de rayos cósmicos, pero debido a que el campo magnético de nuestra galaxia altera los caminos de las partículas cargadas (normales y anti-iguales), es difícil decir exactamente de dónde vino un rayo cósmico en particular. .
Pero si los astrónomos pueden identificar un cúmulo globular como una fuente particularmente fuerte de anti-partículas, sería como abrir una cápsula del tiempo, dándonos una ventana a la física que dominaba el universo cuando tenía solo un segundo de edad.
Tampoco pudimos visitar el anti-cluster, porque tan pronto como lo hiciéramos explotaríamos.
Periodista y escritor
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