Un grupo de científicos de la Universidad de Tokio ha afirmado en la revista ‘Journal of Cosmology and Astroparticle Physics’ que creen haber detectado materia oscura por primera vez gracias al telescopio espacial de Rayos Gamma Fermi de la NASA. Sus últimos datos van en esa línea, la clave ahora está en confirmar si ese espectro de energía que se ha observado procede realmente de la desintegración de partículas de materia oscura.
Esta materia sería la responsable de que las galaxias se movieran mucho más rápido de lo que su masa, en principio, debería permitir. La teoría de la materia oscura defiende la existencia sustancia invisible y masiva que justificara ese movimiento y mantiene unidas las galaxias. Un debate que ocupa desde hace casi un siglo a físicos y astrónomos, en particular cuando a principios de la década de 1930, el astrónomo suizo Fritz Zwicky observó galaxias en el espacio moviéndose a una velocidad superior a la que su masa debería permitir.
La materia oscura: una realidad invisible
La materia oscura ha permanecido en gran medida en el misterio desde su propuesta hace tantos años. Hasta ahora, los científicos solo han podido observarla indirectamente a través de sus efectos sobre la materia observable, como su capacidad para generar suficiente fuerza gravitacional para mantener unidas las galaxias.
La razón por la que no se puede observar directamente es que las partículas que la componen no interactúan con la fuerza electromagnética, lo que significa que no absorbe, refleja ni emite luz.
Rayos gamma de muy alta energía
Abundan las teorías, pero muchos investigadores plantean la hipótesis de que la materia oscura está compuesta por partículas masivas de interacción débil (WIMP, por sus siglas en inglés), que son más pesadas que los protones, pero interactúan muy poco con la materia. A pesar de esta falta de interacción, cuando dos WIMP colisionan, se predice que ambas partículas se aniquilarán mutuamente y liberarán otras partículas, incluyendo fotones de rayos gamma.
Durante años, los investigadores se han centrado en regiones donde se concentra 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 de Rayos Gamma Fermi, el profesor Tomonori Totani, del Departamento de Astronomía de la Universidad de Tokio, cree haber detectado finalmente los rayos gamma específicos predichos por la aniquilación de partículas teóricas de materia oscura.
Detectamos rayos gamma con una energía fotónica de 20 gigaelectronvoltios (o 20 mil millones de electronvoltios, una cantidad de energía extremadamente grande) que se extienden en una estructura similar a un halo hacia el centro de la Vía Láctea. El componente de emisión de rayos gamma se asemeja mucho a la forma esperada del halo de materia oscura, asegura Totani.
El espectro de energía observado, o rango de intensidades de emisión de rayos gamma, coincide con la emisión predicha a partir de la aniquilación de WIMP hipotéticos, con una masa aproximadamente 500 veces mayor que la de un protón. La frecuencia de aniquilación de WIMP estimada a partir de la intensidad de rayos gamma medida también se encuentra dentro del rango de las predicciones teóricas.
Es importante destacar que estas mediciones de rayos gamma no se explican fácilmente por otros fenómenos astronómicos más comunes ni por emisiones de rayos gamma. Por lo tanto, Totani considera que estos datos constituyen un fuerte indicio de la emisión de rayos gamma de la materia oscura, algo que se ha buscado durante muchos años.
«Si esto es correcto, hasta donde sé, sería la primera vez que la humanidad ha ‘visto’ materia oscura. Y resulta que la materia oscura es una nueva partícula no incluida en el modelo estándar actual de física de partículas. Esto supone un gran avance en la astronomía y la física», apunta Totani.
Las observacione deben ser analizadas
Aunque Totani confía en que sus mediciones de rayos gamma detectan partículas de materia oscura, sus resultados deben ser verificados mediante análisis independientes por otros investigadores. Incluso con esta confirmación, los científicos querrán pruebas adicionales de que la radiación de tipo halo es, en efecto, el resultado de la aniquilación de materia oscura y no proviene de otros fenómenos astronómicos.
Pruebas adicionales de colisiones de WIMP en otros lugares con alta concentración de materia oscura reforzarían estos resultados iniciales. Detectar emisiones de rayos gamma de la misma energía provenientes de galaxias enanas dentro del halo de la Vía Láctea, por ejemplo, respaldaría el análisis de Totani. «Esto podría lograrse una vez que se recopilen más datos, y de ser así, proporcionaría evidencia aún más sólida de que los rayos gamma se originan en la materia oscura», concluye Totani.