Durante casi un siglo, la materia oscura ha sido una pregunta sin respuesta en el centro de la astrofísica. Propuesto por primera vez en la década de 1930 para explicar por qué las galaxias giran más rápido de lo que permite su masa visible, este material invisible aparece sólo a través de su atracción gravitacional, nunca en la luz. Ahora, nuevas observaciones del Telescopio Espacial Fermi de Rayos Gamma de la NASA revelan un estallido de rayos gamma en forma de halo en el núcleo de la Vía Láctea, una señal que coincide con el comportamiento predicho desde hace mucho tiempo de las partículas de materia oscura.
En un nuevo estudio publicado en el Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, el astrónomo Tomonori Totani de la Universidad de Tokio informó que esta firma de rayos gamma se alinea con lo que los teóricos han predicho durante casi un siglo. Si se confirma, el hallazgo podría ofrecer la primera visión directa de la materia oscura, un avance que remodelaría tanto la cosmología como la física de partículas.
“Si esto es correcto, hasta donde yo sé, sería la primera vez que la humanidad ‘ve’ materia oscura. Y resulta que la materia oscura es una partícula nueva no incluida en el modelo estándar actual de física de partículas. Esto significa un avance importante en astronomía y física”, dijo Tomonori Totani en un comunicado de prensa.
La dificultad detrás de la detección de materia oscura
A pesar de su influencia dominante en el cosmos, la materia oscura ha permanecido invisible para todos los instrumentos que los astrónomos han apuntado al cielo. Las partículas que se cree que lo componen no emiten ni reflejan luz y no interactúan con fuerzas electromagnéticas como lo hace la materia ordinaria. En cambio, los científicos lo detectan por el pegamento gravitacional adicional que mantiene intactas las galaxias.
Una teoría de larga data propone que la materia oscura podría estar compuesta de partículas masivas que interactúan débilmente, o WIMP. Estas partículas hipotéticas rara vez interactúan con la materia normal, pero cuando dos de ellas chocan, se predice que se aniquilarán entre sí y liberarán fotones de rayos gamma con energías muy específicas. Durante años, los astrónomos se han centrado en las regiones donde la materia oscura es más densa, especialmente el centro de la Vía Láctea.
Leer más: Tornados espaciales giran alrededor del núcleo de la Vía Láctea
Por qué este resplandor de rayos gamma parece materia oscura
Cuando Totani analizó los datos más recientes del Telescopio Fermi de la NASA, inmediatamente se destacó una característica cerca del centro de la Vía Láctea.
Mapa de intensidad de rayos gamma que abarca aproximadamente 100 grados en dirección al centro galáctico.
(Crédito de la imagen: Tomonori Totani, Universidad de Tokio)
“Detectamos rayos gamma con una energía fotónica de 20 gigaelectronvoltios (o 20 mil millones de electronvoltios, una cantidad extremadamente grande de energía) que se extienden en una estructura similar a un halo hacia el centro de la Vía Láctea. El componente de emisión de rayos gamma se asemeja mucho a la forma esperada del halo de materia oscura”, dijo Totani en el comunicado de prensa.
El patrón de intensidades de los rayos gamma (el espectro de energía) también coincidió con las predicciones de lo que sucede cuando dos WIMP hipotéticos se aniquilan entre sí, un proceso que se espera libere rayos gamma a estas energías. La masa implícita de las partículas, aproximadamente 500 veces más pesada que un protón, cae dentro de las expectativas teóricas estándar, y la tasa estimada de aniquilación es consistente con modelos de larga data.
El patrón de emisión también es difícil de explicar utilizando fuentes astrofísicas más familiares. Según Totani, los fenómenos comunes que producen rayos gamma no coinciden con la forma o la intensidad de la señal, lo que la convierte en un fuerte candidato para la firma de la materia oscura predicha desde hace mucho tiempo.
Confirmando los hallazgos
Los resultados de Totani son prometedores, pero necesitarán una verificación independiente. Los investigadores también esperan ver la misma firma de rayos gamma de 20 GeV en otras regiones ricas en materia oscura, como las galaxias enanas de la Vía Láctea. Detectar la misma señal allí ofrecería pruebas mucho más sólidas de que Fermi ha capturado el brillo de la materia oscura pronosticado desde hace mucho tiempo.
Leer más: ¿Cuántos soles existen en la Vía Láctea? Es complicado
Fuentes del artículo
Nuestros redactores en Discovermagazine.com utilizan estudios revisados por pares y fuentes de alta calidad para nuestros artículos, y nuestros editores revisan la precisión científica y los estándares editoriales. Revise las fuentes utilizadas a continuación para este artículo:
Este artículo hace referencia a información de un nuevo estudio publicado en el Journal of Cosmology and Astroparticle Physics: Exceso similar a un halo de 20 GeV de la emisión difusa galáctica e implicaciones para la aniquilación de la materia oscura.