Posible detección de materia oscura compuesta de partículas de tipo WIMP

A principios de la década de 1930, el astrónomo suizo Fritz Zwicky observó galaxias que se movían más rápido de lo que la capacidad de su masa para mantener la cohesión podía permitir. Esto le llevó a deducir la presencia de un andamiaje invisible (la materia oscura) que mantenía la cohesión de cada galaxia aunque la masa visible fuera insuficiente para ello.

La materia oscura es una clase extraña 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. La presencia de la materia oscura puede deducirse a partir de su influencia gravitatoria sobre la materia normal.

Ahora, cerca de cien años después de las observaciones pioneras de Zwicky, un análisis de observaciones efectuadas por el telescopio espacial Fermi de rayos gamma de la NASA puede haber proporcionado evidencias directas de la presencia y la naturaleza de la materia oscura, al permitir “verla” por primera vez.

La razón por la que la materia oscura no se puede observar directamente es que las partículas que la componen no interactúan con la fuerza electromagnética, lo que significa que esta clase de materia no absorbe, refleja ni emite luz.

Algunos investigadores defienden la hipótesis de que la materia oscura está compuesta por partículas masivas de interacción débil (WIMPs, por sus siglas en inglés), que son más pesadas que los protones, pero interactúan muy poco con la materia. Según esta hipótesis, a pesar de esta falta de interacción, cuando dos WIMPs colisionan, ambas partículas se aniquilan mutuamente y ello genera otras partículas, incluyendo fotones de rayos gamma.

En los últimos años, los investigadores del tema han enfocado su atención en las regiones donde se concentra la materia oscura, como el centro de la Vía Láctea, mediante observaciones astronómicas en busca de estos rayos gamma específicos. Utilizando los datos más recientes del telescopio espacial Fermi de rayos gamma, Tomonori Totani, del Departamento de Astronomía de la Universidad de Tokio en Japón, cree haber detectado finalmente esos rayos gamma generados por la aniquilación de partículas de materia oscura.

Su conclusión se basa en la detección de fotones de rayos gamma con una energía de 20 gigaelectronvoltios (una cantidad de energía extremadamente grande) que se extiende en una estructura similar a un halo en la región central de la Vía Láctea. El mapa de esas emisiones peculiares de rayos gamma encaja con la forma predicha por la hipótesis para el halo de materia oscura.

Mapa de intensidad de rayos gamma que excluye componentes que no sean el halo, y que abarca aproximadamente 100 grados en dirección al centro galáctico. La barra gris horizontal en la región central corresponde al área del plano galáctico, que se excluyó del análisis para evitar que su radiación enmascarase la buscada. (Imagen: Tomonori Totani / The University of Tokyo)

El espectro de energía observado, o rango de intensidades de emisión de rayos gamma, coincide con el predicho para la aniquilación de WIMPs, con una masa aproximada de 500 veces la de un protón. La frecuencia de aniquilación de WIMPs estimada a partir de la intensidad de rayos gamma medida también se encuentra dentro del rango indicado por las predicciones.

Es importante destacar que estas lecturas de rayos gamma no concuerdan con las emisiones de rayos gamma más comunes, ni se explican fácilmente por otros fenómenos astronómicos. Por lo tanto, Totani considera que estos datos son un fuerte indicio de la emisión de rayos gamma provocada por la autoaniquilación de materia oscura.

El estudio se titula “20 GeV halo-like excess of the Galactic diffuse emission and implications for dark matter annihilation”. Y se ha publicado en la revista académica Journal of Cosmology and Astroparticle Physics. (Fuente: NCYT de Amazings)