Después de décadas de especulaciones y pistas indirectas, es posible que los científicos finalmente se estén acercando a uno de los misterios más profundos del universo: la materia oscura.
Un nuevo análisis del Telescopio Espacial Fermi de Rayos Gamma de la NASA sugiere que el material esquivo que durante mucho tiempo se creyó que unía a las galaxias podría finalmente estar dando a conocer su presencia a través de señales sutiles pero inconfundibles.
Si se confirma, este descubrimiento revolucionario podría remodelar nuestra comprensión del universo y marcar el comienzo de una nueva era en la física de partículas y la astronomía.
Un misterio centenario en torno a la materia oscura
La búsqueda de materia oscura comenzó a principios de los años 30, cuando el astrónomo suizo Fritz Zwicky notó algo extraño. Resulta que las galaxias se mueven más rápido de lo que su masa visible puede explicar.
Su velocidad sugirió que una fuerza invisible, o una forma invisible de materia, estaba estabilizando todo el cúmulo de galaxias. Esta misteriosa sustancia recibió más tarde el nombre de materia oscura y sigue siendo uno de los mayores misterios de la cosmología.
Se cree que la materia oscura constituye aproximadamente el 85% de toda la materia del universo, pero nunca se ha observado directamente. Esto se debe a que las partículas que componen la materia oscura no interactúan con las fuerzas electromagnéticas.
No se pueden ver con telescopios tradicionales porque no emiten, absorben ni reflejan luz. Hasta ahora, los investigadores sólo han inferido la existencia de materia oscura a través de su influencia gravitacional sobre estrellas, galaxias y cúmulos de galaxias.
WIMP: un fuerte candidato para la materia oscura
Entre las muchas teorías propuestas para explicar la materia oscura, una idea ha dominado el debate científico durante décadas. Es la presencia de partículas gigantes que interactúan débilmente (WIMP).
Se cree que estas partículas hipotéticas son significativamente más pesadas que los protones, pero tienen sólo unas pocas interacciones con la materia normal.
La teoría es que cuando dos WIMP chocan, se aniquilan entre sí y liberan una explosión de energía que contiene fotones de rayos gamma de alta energía.
Si tales aniquilaciones ocurren frecuentemente en regiones con materia oscura densa, como el centro de la Vía Láctea, los astrónomos deberían poder detectar estos rayos gamma.
Una nueva señal emerge de la Vía Láctea
El profesor Tomonori Toya de la Universidad de Tokio cree que ha utilizado los últimos datos del Telescopio Espacial Fermi de Rayos Gamma de la NASA para identificar emisiones de rayos gamma consistentes con la firma pronosticada desde hace mucho tiempo de la extinción de la materia oscura.
El análisis del Sr. Toya reveló que los rayos gamma con una energía de aproximadamente 20 gigaelectrones voltios forman una estructura similar a un halo que se extiende desde el centro de la Vía Láctea.
Esta distribución similar a un halo se parece mucho a la forma esperada de un halo de materia oscura, una envoltura invisible que se cree rodea a las galaxias.
Aún más sorprendente es que el perfil energético de los rayos gamma detectados coincide con las predicciones teóricas para los WIMP, que tienen aproximadamente 500 veces la masa de un protón. La frecuencia estimada de aniquilación de partículas también es consistente con los modelos establecidos.
¿Por qué se nota esta señal?
Los astrofísicos han buscado durante mucho tiempo señales de rayos gamma que puedan distinguir entre interacciones de materia oscura y eventos cósmicos más generales.
Muchos fenómenos convencionales, como los púlsares, los restos de supernovas y los rayos cósmicos de alta energía, producen rayos gamma, pero sus patrones son muy diferentes de la radiación tipo halo reportada en el análisis de Totani.
Según el estudio, las firmas de rayos gamma recientemente identificadas son difíciles de atribuir a fuentes astrofísicas conocidas. Si se confirma, esta sería la primera ventana de la humanidad hacia la comprensión directa de las partículas de materia oscura y podría apuntar a una física más allá del Modelo Estándar actual.
¿Qué sigue para la investigación de la materia oscura?
A pesar del entusiasmo, la comunidad científica enfatiza la necesidad de una verificación independiente.
Otros investigadores deberán volver a analizar los datos para confirmar que la señal no puede explicarse mediante otro proceso.
Observaciones adicionales pueden proporcionar mayor apoyo. Si se detectaran emisiones similares de rayos gamma con la misma firma energética en otras regiones ricas en materia oscura, como las galaxias enanas que orbitan la Vía Láctea, los argumentos a favor de la extinción de WIMP se verían fuertemente fortalecidos.
Los datos futuros del telescopio Fermi y de futuros observatorios pueden ayudar a revelar si este descubrimiento es un avance tan esperado.
Hasta ahora, los hallazgos sugieren posibilidades interesantes. Después de décadas de exploración, los científicos pueden estar más cerca que nunca de comprender la naturaleza de la materia oscura, la estructura oculta que da forma al universo.
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