DespuĆ©s de un estudio detallado de los datos recopilados durante 15 aƱos por el Telescopio Espacial Fermi de Rayos Gamma de la NASA sobre el halo galĆ”ctico de la VĆa LĆ”ctea, investigadores japoneses afirman tener evidencia directa de la detección de esquivas partĆculas de materia oscura en el universo.
De confirmarse el descubrimiento, representarĆa una autĆ©ntica revolución en el campo de la fĆsica, que obligarĆa a modificar el modelo estĆ”ndar de la fĆsica de partĆculas (que es una teorĆa que describe con precisión la estructura fundamental de la materia). AdemĆ”s, tendrĆa enormes consecuencias en cosmologĆa a la hora de explicar la formación y evolución de los cĆŗmulos de galaxias.
Este innovador trabajo fue publicado en el Journal of Cosmology and Astroparticle Physics y su Ćŗnico autor es el astrofĆsico japonĆ©s Tomonori Totani.
Totani afirma que el patrón energĆ©tico encontrado en su investigación podrĆa ser la primera evidencia directa de las llamadas partĆculas masivas que interactĆŗan dĆ©bilmente (VIMP), aunque la comunidad cientĆfica insta a cautela y verificación independiente antes de confirmar un hallazgo que podrĆa transformar la fĆsica actual.
Invisible para cualquier telescopio
La hipótesis ampliamente aceptada es que la materia oscura estĆ” formada por estos esquivos VIMP, cientos de veces mĆ”s masivos que los protones y de movimiento muy lento. Debido a que no absorben ni emiten luz ni interactĆŗan con ninguna partĆcula observada, su detección directa mediante instrumentos ópticos como un telescopio es imposible.
El cĆŗmulo de Coma (con hasta 1.000 galaxias identificadas) es el lugar del cosmos donde apareció la primera evidencia de materia oscura. En 1930, el astrónomo suizo Fritz Zwicky notó que estas galaxias se movĆan demasiado rĆ”pido para la gravedad creada por la materia ordinaria observada. Debieron haber escapado del grupo, pero en lugar de eso permanecieron juntos.
En otras palabras, no habĆa suficiente masa visible para mantener unidas tantas galaxias. La materia oscura en el cĆŗmulo de Coma es tan predominante que constituye aproximadamente el 90% de su masa total.

Imagen en falso color de la región central del cúmulo de Coma donde se combinan imÔgenes de luz infrarroja y visible para revelar miles de galaxias muy débiles (verde). Crédito: NASA/JPL-Caltech/L. Jenkins (GSFC). CC-BI
DespuĆ©s de estas observaciones, Zwicky sugirió que podrĆa haber una forma invisible de materia que creara la gravedad adicional que mantiene unidas a estas galaxias. Lo llamó "Dunkle Materie" ("materia oscura" en alemĆ”n).
Posteriormente, en la dĆ©cada de 1970, la astrónoma estadounidense Vera Rubin recurrió a este concepto para explicar la velocidad anómala de las estrellas en los bordes exteriores de las galaxias espirales. Hoy en dĆa, aunque no todos los astrónomos estĆ”n de acuerdo sobre la verdadera naturaleza de la materia oscura, su existencia es ampliamente aceptada.

Imagen del cúmulo Bala (formado por dos cúmulos de galaxias en colisión) tomada por el Telescopio Espacial Hubble, el Observatorio de Rayos X Chandra de la NASA y el Telescopio Gigante de Magallanes en la Tierra. La materia visible aparece en tonos rosados, mientras que la materia oscura del cúmulo aparece en tonos azules. Esta observación representa uno de los ejemplos directos mÔs claros de la existencia de materia oscura. Créditos: Rayos X: NASA/CKSC/CfA/M.Markevitch, Mapa óptico y de lentes: NASA/STScI, Magellan/U.Arizona/D.Clove, Mapa de lentes: ESO VFI. CC-BI
La materia oscura constituye la mayor parte de la masa de las galaxias y los cĆŗmulos de galaxias. Los astrónomos estiman que la materia visible constituye sólo alrededor del 5% del universo, mientras que la materia oscura representa alrededor del 27%. El 68% restante corresponderĆa a energĆa oscura y serĆa responsable de la expansión acelerada del universo, aunque aĆŗn se desconoce su naturaleza exacta.

Distribución en el universo de materia ordinaria o visible (5%), materia oscura (27%) y energĆa oscura (68%). CrĆ©dito: Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA. CC BI Emiten radiación muy energĆ©tica cuando se destruyen
Como mencionamos anteriormente, estas partĆculas de materia oscura no pueden ser detectadas por ningĆŗn telescopio porque no emiten ni absorben luz en ninguna longitud de onda. Ahora cabe preguntarse ¿cómo se pueden detectar mediante observación directa?
La buena noticia es que los VIMP hipotĆ©ticos se cancelarĆan entre sĆ al interactuar, produciendo radiación de alta energĆa en forma de rayos gamma. De hecho, los investigadores estĆ”n analizando datos del Telescopio Espacial Fermi de Rayos Gamma de la NASA para buscar signos de interacción VIMP y aniquilación mutua. Este es el caso de la sorprendente investigación del astrónomo Tomonori Totani.
Por tanto, el exceso de radiación gamma de alta energĆa en determinadas regiones galĆ”cticas se originarĆa en la aniquilación de partĆculas de materia oscura y podrĆa ser evidencia de la existencia de VIMPs. Lo que se discute es si la prueba es concluyente o si se trata de una hipótesis especulativa.

Secuencia del proceso de aniquilación de dos partĆculas de materia oscura o VIMP (imagen superior e central) y la posterior producción de dos fotones de rayos gamma de alta energĆa (imagen inferior). CrĆ©dito: NASA/Centro de vuelos espaciales Goddard. CC BI Una seƱal que confirmarĆa la existencia de materia oscura
En este nuevo estudio, Totani analizó datos del halo de la VĆa LĆ”ctea, una región esfĆ©rica de estrellas viejas que rodea nuestra galaxia y que se dice que tiene una alta concentración de materia oscura.

Una interpretación artĆstica del halo interior y exterior de la VĆa LĆ”ctea. CrĆ©ditos: NASA, ESA y A. Feild (STScI). CC-BI
Un anĆ”lisis detallado de los datos en esta región galĆ”ctica reveló un exceso de rayos gamma de alta energĆa, alrededor de 20 gigaelectronvoltios (20 GeV). AdemĆ”s, el espectro de energĆa encontrado coincide perfectamente con la predicción teórica de la aniquilación de VIMP, lo que sugiere que las partĆculas tienen una masa aproximadamente 500 veces la de un protón.

Mapa de intensidad de radiación gamma en la zona de interĆ©s para el estudio (halo de la VĆa LĆ”ctea). La barra gris horizontal en la región central corresponde a la región del plano GalĆ”ctico, que estĆ” excluida del anĆ”lisis. CrĆ©dito: Tomonori Totani, Universidad de Tokio. CC-BI
SegĆŗn los autores del estudio: "Detectamos rayos gamma de energĆa extremadamente alta que se extienden en una estructura similar a un halo hacia el centro de la VĆa LĆ”ctea. El componente de emisión de rayos gamma se parece mucho a la forma esperada de un halo de materia oscura".
AdemĆ”s, este patrón tan especĆfico de radiación gamma no se explica fĆ”cilmente por otros eventos astronómicos alternativos, como las supernovas o los pĆŗlsares que giran rĆ”pidamente.
El trabajo de Totani proporciona una indicación plausible de la emisión de rayos gamma a partir de la aniquilación de la materia oscura, aunque no estÔ exenta de incertidumbre y estÔ lejos de ser concluyente.
Precaución necesaria ante estos nuevos resultados
"Afirmaciones extraordinarias requieren evidencia extraordinaria. Esas palabras de Carl Sagan resumen perfectamente cómo debe proceder la ciencia ante resultados tan revolucionarios como los propuestos en este nuevo estudio de la materia oscura."
Este nuevo descubrimiento estĆ” entrando ahora en un perĆodo de intenso examen y verificación por parte de otros grupos de investigación.
SerĆ” necesario realizar anĆ”lisis independientes para confirmar esta seƱal caracterĆstica de 20 GeV asociada con partĆculas VIMP, posiblemente en otros entornos ricos en materia oscura, como las galaxias enanas en el halo de la VĆa LĆ”ctea.
Tendremos que esperar para saber si este interesante trabajo sienta las bases para una detección sólida de la elusiva "materia perdida" que tanto ha desconcertado a los astrónomos en las últimas décadas.
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