Exceso misterioso de rayos gamma en el centro de nuestra galaxia, ¿señal indirecta de materia oscura acumulada?

Un misterioso resplandor difuso extra en la banda de los rayos gamma y proveniente de la región central de la Vía Láctea ha desconcertado a la comunidad científica desde hace décadas. Ese exceso de resplandor en rayos gamma podría deberse a la acción de estrellas de neutrones. Pero también existe la posibilidad de que sea producido por la colisión entre partículas de materia oscura.

La materia oscura es una clase enigmática de materia que nunca ha podido ser observada directamente y cuya naturaleza es desconocida. Pese a ello, es mucho más abundante en el universo que la materia normal, de la que está hecho todo lo que conocemos. Habitualmente, la presencia de la materia oscura se deduce a partir de su influencia gravitatoria sobre la materia normal. Gracias a esto, se sabe que por regla general hay abundante materia oscura en todas las galaxias.

Una estrella de neutrones es el núcleo ultracomprimido que queda tras la muerte de una estrella en una explosión del tipo conocido como supernova. Si el núcleo se comprime aún más, el objeto resultante ya no es una estrella de neutrones sino un agujero negro. Típicamente, las estrellas de neutrones giran sobre sí mismas con una velocidad de rotación colosal, que las lleva a completar una vuelta completa sobre sí mismas en fracciones de segundo.

En un nuevo estudio sobre la posible causa de ese enigmático exceso de rayos gamma en el centro de nuestra galaxia, se ha llegado a la conclusión de que tanto la actividad de las estrellas de neutrones como la colisión entre partículas de materia oscura son productores potenciales de ese resplandor adicional.

El estudio es obra de un equipo integrado, entre otros, por Joseph Silk, de la Universidad Johns Hopkins en Estados Unidos, y Moorits Mihkel Muru, del Instituto Leibniz de Astrofísica en Potsdam, Alemania.

La concentración de partículas de materia oscura en el centro de nuestra galaxia por efecto de la gravedad hace más probable que se generen colisiones entre tales partículas allí que en otras regiones de la Vía Láctea.

Los cálculos sobre cómo deben ser las emisiones de rayos gamma generadas en colisiones entre partículas de materia oscura indican que su “huella” encaja en la que se capta en las emisiones extra observadas durante rastreos del centro galáctico.

Sin embargo, la radiación emitida por estrellas de neutrones viejas pero revitalizadas que giran más rápidamente que las demás, y que son conocidas como púlsares de milisegundos, también podrían explicar la configuración del mapa galáctico de emisiones de rayos gamma que ha sido confeccionado a partir de las observaciones de nuestra galaxia en rayos gamma. Esto, no obstante, implicaría que existen muchos más púlsares de milisegundos que los detectados hasta ahora.

Las dudas podrían resolverse definitivamente con la construcción de un nuevo y mucho más potente detector de rayos gamma.

El equipo de investigación está planeando un nuevo experimento para averiguar si estos rayos gamma adicionales del centro de la Vía Láctea tienen energías dentro de cierto rango elevado, lo que significaría que son púlsares de milisegundos, o las tienen dentro de cierto rango bajo, lo que implicaría que su origen está en las colisiones entre partículas de materia oscura.

Silk y sus colegas exponen los resultados obtenidos hasta ahora en su línea de investigación en la revista académica Physical Review Letters, bajo el título “Fermi-LAT Galactic Center Excess morphology of dark matter in simulations of the Milky Way galaxy”.

Ya hace años que se sospecha que algunas de las emisiones de rayos gamma procedentes del centro de nuestra galaxia se deben a la autoaniquilación de materia oscura. Uno de los estudios pioneros más revelador al respecto fue el publicado en 2014 por un equipo integrado, entre otros, por Tim Linden, del Instituto Kavli de Física Cosmológica adscrito a la Universidad de Chicago, y Tansu Daylan, de la Universidad Harvard, en Estados Unidos todas estas instituciones.

Se sospecha desde hace años que en el centro de la Vía Láctea hay un exceso de radiación gamma que podría ser fruto de la aniquilación entre ellas de partículas de materia oscura. (Imagen: T. Linden, Univ. of Chicago)

En aquel estudio, titulado “The Characterization of the Gamma-Ray Signal from the Central Milky Way: A Compelling Case for Annihilating Dark Matter”, se obtuvieron indicios muy sólidos de la generación de rayos gamma por colisiones entre partículas de materia oscura en el centro de la Vía Láctea.

Para la investigación, resultaron decisivos los datos recolectados por el observatorio espacial Chandra de rayos X de la NASA, que fue lanzado al espacio en 1999. (Fuente: NCYT de Amazings)