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¿Posible prueba sobre la materia oscura?

Área: Espacio — sábado, 19 de abril de 2014

Encuentran un exceso de rayos gamma procedente del centro galáctico que atribuyen a la presencia de materia oscura.

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Mapa de rayos X del centro galáctico antes (izquierda) y después (derecha) de haber eliminado las fuentes conocidas. Fuente: T. Linden, Univ. of Chicago.

El asunto de la materia oscura probablemente es uno de los más frustrantes de la ciencia moderna. Pese a las décadas transcurridas desde que se propuso su existencia, todavía no se ha conseguido detectar directamente esta esquiva materia. Aunque falsas alarmas ha habido unas cuantas.
La última propuesta parte, otra vez, de los datos tomados por el observatorio espacial Fermi. Según un grupo de científicos del Fermilab, del CfA, del MIT y de University of Chicago un supuesto exceso de energía en forma de rayos gamma registrada por Fermi y procedente del centro galáctico se puede explicar bien si por allí hay materia oscura. Han elaborado incluso un nuevo mapa de la zona.
La presencia de púlsares, la colisión de nubes de gas y otras posibles explicaciones no son suficientes según Dan Hooper y colaboradores para explicar el exceso de energía observado. Sin embargo, si se tiene en cuenta la aniquilación de partículas de materia oscura, entonces los datos encajan mejor.
Recordemos que el centro galáctico de nuestra Vía Láctea es en donde se espera una mayor densidad de materia en general, incluida la materia oscura. De hecho, los modelos de formación consideran a la materia oscura como la formadora de las semillas gravitacionales que finalmente dan lugar a las galaxias al atraer la materia ordinaria, sobre todo debido a su mayor cantidad. Así que en el centro galáctico es de esperar que haya grandes cantidades de materia oscura.
Nadie sabe seguro en qué consiste la materia oscura, pero lo más probable es que esté formada por partículas aún por descubrir que interaccionan poco con la materia ordinaria. Pero si hay antimateria oscura es de esperar que partículas y antipartículas de materia oscura se aniquilen produciendo fotones de rayos gamma.
El observatorio Fermi es un telescopio de rayos gamma orbital capaz de registrar este tipo de radiación electromagnética, independientemente de su origen. Cuando estos investigadores consideraron los datos que Fermi tomó del centro galáctico y restaron la contribución de las posibles fuentes convencionales obtuvieron un exceso que se correspondería a la materia oscura. Este exceso presenta además un pico entre 1 GeV y los 3 GeV que se extiende a unos 5000 años luz del centro de la galaxia. Según Hooper y colaboradores esto correspondería a partículas de materia oscura con masas comprendidas entre los 31 y los 40 GeV, que además es el modelo de materia oscura más simple. No encuentran otras explicaciones plausibles para este exceso de radiación.
Obviamente habrá que corroborar este resultado con otras observaciones y experimentos. Si este es el caso, quizás se puedan encontrar señales de estas partículas en el LHC. De hecho, ya deberían de haber sido detectada en este colisionador partículas con esa masa.
Los escépticos señalan que no se ha restado adecuadamente la contribución de los púlsares y que estos podrían explicar lo observado.
De momento lo que sí que hay es un contraejemplo a la afirmación. Las galaxias enanas que orbitan la Vía Láctea casi carecen de emisión de rayos gamma, pero es de suponer que sí contienen materia oscura. No obstante, al ser enanas la cantidad de materia oscura es poca y no está claro que su débil señal gamma se pudiera registrar sin ambigüedad.
La afirmación también entra en conflicto con los resultados nulos de los experimentos subterráneos que tratan de encontrar partículas de esa masa. Hooper espera de todos modos que experimentos como LUX puedan corroborar esta idea el próximo año.

Pero la historia en este tipo de “descubrimientos” sobre materia oscura tampoco parece prometedora. Hace un año se sugirió que los datos de positrones tomados por AMS-02 (un espectrómetro magnético de masas montado en las ISS) se podían explicar invocando a la aniquilación de partículas de materia oscura. Se trataba de un exceso de positrones de con energías de 10 GeV, lo que además coincidía con datos de Fermi y Pamela.
Ahora Mattia Di Mauro (Universidad de Turín) y sus colaboradores publican un trabajo según el cual no es necesario invocar la presencia de partículas de materia oscura para explicar estos registros. Apuntan a que el origen de estos positrones estaría en los púlsares (estrellas de neutrones).
Este tipo de estrellas de neutrones giran rápidamente y tienen un fuerte campo magnético. Esto induce un fuerte campo eléctrico que puede extraer partículas cargadas de la superficie de la estrella, acelerarlas y producir una cascada de pares de partículas-antipartículas, como electrones y positrones. Estas partículas serían inyectadas en el medio interestelar. Los cálculos de producción y propagación de estas partículas realizados por los investigadores encajan con el flujo observado por AMS-02.
Otros investigadores como Subir Sarkar (University of Oxford) o Philipp Mertsch (Stanford University) sostienen que ese flujo se explica mejor por la onda de choque de los remanentes de supernova.

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Fuentes y referencias:
Nota de prensa de la NASA.
Artículo original.

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2 Comentarios

  1. Gerardo:

    Hola, disculpa que corrija una cosa tan pequeña pero donde dices: “El asunto de la materia probablemente…” tal vez quisistes decir: “El asunto de la materia OSCURA probablemente….”

  2. NeoFronteras:

    Gracias, ya está corregido.

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