Más evidencias de partículas de materia oscura aniquilándose unas a otras en el centro de la galaxia

Un nuevo estudio sobre rayos gamma provenientes del centro de nuestra galaxia aporta los indicios más firmes obtenidos hasta ahora de que parte de esta emisión podría deberse a la materia oscura, una sustancia desconocida que según se cree conforma la mayor parte del universo material. Usando datos del Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi, de la NASA, unos científicos han desarrollado nuevos mapas que muestran que el centro galáctico produce más rayos gamma de alta energía que los que pueden explicarse mediante fuentes conocidas y otras alternativas de materia normal. En cambio, esta emisión en exceso concuerda muy bien con las predicciones hechas mediante modelos simples sobre algunas formas de materia oscura.

La investigación la han hecho expertos del Laboratorio del Acelerador Nacional estadounidense Fermi (Fermilab), en Illinois, el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Cambridge, la Universidad de Chicago, y el Centro para la Astrofísica (CfA) en Cambridge, Massachusetts, gestionado conjuntamente por la Universidad de Harvard y el Instituto Smithsoniano, todas estas entidades en Estados Unidos.

El centro galáctico está repleto de fuentes de rayos gamma, desde sistemas binarios interactuando y púlsares aislados, hasta remanentes de supernovas y partículas colisionando con el gas interestelar. Es también donde los astrónomos esperan prevén que hallarán la mayor densidad de materia oscura de la galaxia. La materia oscura afecta a la materia normal y a la radiación sólo a través de su gravedad. Grandes acumulaciones de materia oscura atraen a la materia normal, formando, por así decirlo, los cimientos sobre los cuales se edifican las galaxias y otras grandes estructuras visibles.


A la izquierda, tenemos un mapa de rayos gamma con energías entre 1 y 3,16 GeV, detectados en el centro galáctico por el satélite astronómico Fermi. El color rojo indica el número más elevado. Se etiquetan púlsares importantes. Retirando todas las fuentes de rayos gamma conocidas, la imagen resultante (a la derecha), pone de manifiesto una emisión extra que podría proceder de las aniquilaciones entre partículas de materia oscura. (Imagen: T. Linden, Universidad de Chicago)

Nadie conoce la verdadera naturaleza de la materia oscura, pero las Partículas Masivas de Interacción Débil, o WIMPs por sus siglas en inglés, representan una clase destacada de candidatas. Los teóricos han descrito un amplio abanico de tipos potenciales de WIMPSs, algunos de los cuales podrían tanto aniquilarse mutuamente como producir una partícula intermedia y de desintegración rápida, cuando colisionan. Ambos caminos terminan llegando a la producción de rayos gamma, la forma de luz más energética, en niveles de energía dentro del rango de detección del Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi.

En una investigación anterior (http://noticiasdelaciencia.com/not/5148/), a cargo del equipo de Kevork Abazajian y Manoj Kaplinghat, de la Universidad de California en Irvine, ya se obtuvieron algunos indicios de lo que ahora el nuevo estudio respalda plenamente y amplía con nuevos datos.

Cuando los astrónomos restan cuidadosamente todas las fuentes conocidas de rayos gamma de las observaciones del centro galáctico realizadas por el satélite Fermi, queda un resto de emisiones. Este exceso destaca sobre todo a energías entre los 1.000 y los 3.000 millones de electronvoltios (entre 1 y 3 gigaelectronvoltios, o GeV) y se extiende hacia fuera hasta al menos 5.000 años-luz del centro galáctico.

El equipo de Dan Hooper, del Fermilab, Tracy Slatyer, del MIT, y Douglas Finkbeiner, del CfA, ha determinado que la aniquilación de partículas de materia oscura con una masa entre 31 y 40 GeV encaja a la perfección con el exceso observado de rayos gamma, por su simetría alrededor del centro galáctico, por su espectro y por su brillo global.

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