Misterioso resplandor captado en el centro de nuestra galaxia podría deberse a materia oscura

El centro de la Vía Láctea brilla misteriosamente. claro, hay un montón de estrellas allí, junto con un agujero negro 4 millones de veces la masa del Sol, pero reste la luz de todo eso y todavía nos queda este misterioso exceso de radiación gamma que inunda la región.

Se llama Exceso de GeV del Centro Galáctico (GCE), y ha desconcertado a los científicos desde que lo descubrieron los físicos Lisa Goodenough y Dan Hooper en 2009. En los datos del telescopio Fermi de la NASA, encontraron un exceso de radiación gamma, una de las luces más energéticas del Universo, y no hemos podido detectar directamente lo que lo está causando.

Ahora, el físico Mattia Di Mauro del Instituto Nacional de Física Nuclear de Italia ha arrojado su sombrero al ring. Su análisis, dijo, apunta a la materia oscura como el culpable de la GCE (esto fue presentado por primera vez como una explicación por Goodenough y Hooper).

No sabemos qué es la materia oscura, solo que hay una masa misteriosa responsable de los efectos gravitacionales que no pueden explicarse por las cosas que podemos detectar directamente: la materia normal como estrellas, polvo, gas y galaxias.

Por ejemplo, las galaxias giran mucho más rápido de lo que deberían si estuvieran siendo influenciadas gravitacionalmente por la materia normal en ellas; La lente gravitacional, la curvatura del espacio-tiempo alrededor de objetos masivos, es mucho más fuerte de lo que debería ser. Lo que sea que esté creando esta gravedad adicional está más allá de nuestra capacidad de detectar directamente.

Conocemos la materia oscura solo por el efecto gravitacional que tiene sobre otros objetos, y hay mucha de ella ahí fuera. Aproximadamente el 80 por ciento de toda la materia en el Universo es materia oscura, aunque no podemos ver ni una pizca de ella.

Goodenough y Hooper propusieron que, si ciertas partículas de materia oscura llamadas WIMPS (partículas masivas de interacción débil) y sus antipartículas chocaran, se aniquilarían entre sí, explotando en una lluvia de otras partículas, incluidos fotones de rayos gamma. Esta explicación, dijeron, se ajustaba sorprendentemente bien a los datos. Otros físicos no estaban convencidos, uno incluso calificó la explicación de “inestable”.

En 2018, otro equipo de científicos propuso que las estrellas muertas muy viejas llamadas púlsares que aún no hemos visto podrían estar causando el exceso. Esto es plausible, porque el centro galáctico está abarrotado, polvoriento y muy enérgico; sería bastante fácil pasar por alto una estrella o varias.

Estudios recientes también encontraron que la distribución de la GCE no es suave, como cabría esperar de la aniquilación de la materia oscura, sino algo grumosa y moteada, lo que el equipo del púlsar interpretó como consistente con fuentes puntuales, como las estrellas.

Luego llegó otro equipo y dictaminó que la materia oscura podría producir radiación gamma moteada, y la volvió a poner sobre la mesa. Sin embargo, más investigadores generaron una serie de modelos exhaustivos del centro galáctico con aniquilación de materia oscura utilizando un rango de masas en los regímenes más comúnmente buscados. Descubrieron que era poco probable que los WIMP fueran la causa de la CME.

De vuelta a Di Mauro. Su estudio compara los datos del telescopio Fermi durante los últimos 11 años con las mediciones de otras anomalías astronómicas registradas por el detector de rayos cósmicos Pamela a bordo del satélite Resurs-DK No.1 y el experimento del Espectrómetro Magnético Alfa a bordo de la ISS.

En particular, su estudio utiliza el conjunto más amplio de datos de Fermi recopilados durante el último año y minimiza las incertidumbres introducidas por la radiación de fondo. Esto ha proporcionado, dijo Di Mauro, información sobre la distribución espacial de la CME que puede ayudar a descartar varias explicaciones.

“Si el exceso fuera, por ejemplo, causado por la interacción entre los rayos cósmicos y los átomos, esperaríamos observar su mayor distribución espacial a menores energías y su menor difusión a mayores energías debido a la propagación de partículas cósmicas” , explicó .

“Mi estudio, por otro lado, subraya cómo la distribución espacial del exceso no cambia en función de la energía”, agregó.

Esto, dijo, nunca se había observado antes y podría explicarse por la materia oscura, ya que pensamos que las partículas de materia oscura deberían tener energías similares.

“El análisis muestra claramente que el exceso de rayos gamma se concentra en el centro galáctico, exactamente lo que esperaríamos encontrar en el corazón de la Vía Láctea si la materia oscura es de hecho un nuevo tipo de partícula” , dijo .

En cuanto a qué es esa partícula, sigue siendo un gran misterio. En un segundo artículo preimpreso, Di Mauro y su colega Martin Wolfgang Winkler de la Universidad de Estocolmo en Suecia han intentado sacarlo de las sombras buscando un exceso de rayos gamma en galaxias esferoidales enanas cercanas. No encontraron uno, pero esa detección nula ha permitido restricciones en la masa de la partícula de materia oscura.

Estas limitaciones, dijeron, son compatibles con la CME.

Entonces, ¿esto significa que la materia oscura está causando la CME? No, pero significa que no podemos decir que la materia oscura no la está causando. Básicamente, todo es tan desconcertante como siempre, y vamos a necesitar algo de ciencia bastante fascinante (y muchas más observaciones, probablemente) para comenzar a desenredarlo.

Podemos sentir una gran perturbación en la fuerza, como muchos físicos frotándose las manos con júbilo anticipado.

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