Un brillo de rayos gamma que da pistas de la materia oscura

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Artículo publicado por Adrian Cho el 27 de julio de 2012 en Science Now

La próxima década será la década de la materia oscura, según afirman algunos científicos, dado que los esfuerzos para detectar este material extraño demostrarán o descartarán las más prometedoras hipótesis acerca de lo que es. Pero los astrónomos puede que hayan detectado señales de materia oscura en el corazón de nuestra propia galaxia, la Vía Láctea, según afirmaron hoy un par de astrofísicos.

Datos recopilados por el telescopio espacial de rayos gamma Fermi de la NASA revelan un exceso de rayos gamma procedentes del centro galáctico, que podrían estar producidos por la aniquilación de partículas de materia oscura entre sí. Kevork Abazajian y Manoj Kaplinghat de la Universidad de California en Irvine, lo recogen en un artículo publicado en el servidor de preimpresión arXiv. “Definitivamente hay una fuente ahí y encaja con la interpretación de que es materia oscura”, afirmó Abazajian. Pero otros investigadores dicen que el exceso pueden ser artefactos por la forma en la que Abazajian y Kaplinghat modelan el flujo de rayos gamma, o quizás pueda generarse a partir de otras fuentes más mundanas.

Rayos gamma en la Vía Láctea Way © by NASA Goddard Photo and Video


Los astrónomos tienen suficientes pruebas de que la materia oscura provee la mayor parte de la gravedad necesaria para hacer que las estrellas no escapen de las galaxias. y los cosmólogos han demostrado que compone el 85% de toda la materia del universo. Pero los físicos no saben qué es la materia oscura.

La hipótesis más aceptada es que la materia oscura puede estar compuesta de partículas masivas que interactúan muy débilmente, también llamadas WIMPs, predichas por algunas teorías. Las WIMPs serían lo bastante masivas para producir mucha gravedad pero por otra parte interactuarían con la materia ordinaria muy débilmente. Cada galaxia se formaría dentro de una vasta nube de WIMPs.

Los físicos buscan WIMPs de varias formas distintas. Algunos tratan de localizarlas utilizando sensores muy sensibles bajo tierra, otros esperan producirlas en el colisionador de átomos más grande, el Gran Colisionador de Hadrones, en Suiza. Las WIMPs también se aniquilarían entre sí al chocar, produciendo partículas ordinarias como los rayos gamma, por lo que los astrofísicos están peinando los cielos buscando señales de estas aniquilaciones.

Abazajian y Kaplinghat afirman que más de 400 investigadores que trabajan con el observatorio espacial Fermi pueden haber encontrado esta prueba. Los dos teóricos analizaron datos recopilados entre agosto de 2008 y junio de 2012 centrándose en una zona de 7 por 7 grados de cielo alrededor del centro galáctico. Para cada uno de los cuatro rangos de energía cartografiaron las emisiones a lo largo del firmamento. Ajustaron cada uno de los mapas con un “modelo de línea base” que incluía 17 fuentes puntuales de rayos gamma que Fermi ya había encontrado en el área, además de un fondo “difuso” que tiene en cuenta la emisión general del centro galáctico y un fondo espacial uniforme.

Luego combinaron los datos con otro modelo que incluía contribuciones de las aniquilaciones de materia oscura, incluyendo estimaciones teóricas de su distribución y de cómo las aniquilaciones de partículas producen rayos gamma. Encontraron que al añadir las aniquilaciones de materia oscura se mejoraba el ajuste, sugiriendo que hay un exceso de rayos gamma que tienen origen en la materia oscura.

Otros investigadores, incluyendo a Daniel Hooper, del Laboratorio Nacional del Acelerador Fermi en Batavia, Illinois, han realizado afirmaciones similares. De hecho, el mismo Abazajian se había posicionado previamente contra esta interpretación. Pero los nuevos análisis demuestran que la hipótesis de la materia oscura se ajusta a los datos de tres formas clave distintas, según dice el propio Abazajian: tiene la distribución energética adecuada, la distribución espacial adecuada, y la intensidad correcta. “Cuando lo vi me dije, ¡Dios mío!” aseguró. Abazajian, no obstante, advierte que los rayos gamma pueden emanar de una fuente menos exótica como púlsares no detectados previamente.

También podrían explicarse de manera más sencilla, afirma Stefano Profumo, físico teórico de la Universidad de California en Santa Cruz, y miembro del equipo del satélite Fermi. Los análisis de Abazajian y de Hooper dependen críticamente del modelo de fondo galáctico difuso, declaró Profumo. Este modelo se ha derivado para describir un área mucho mayor alrededor del centro galáctico, dijo, y “es completamente ciego a los detalles del centro galáctico”. Por lo que su uso para ajustar los datos puede producir resultados confusos, advirtió. Aun así, Profumo está de acuerdo en que el centro galáctico es el primer lugar al que hay que mirar para buscar pruebas de la materia oscura.


Autor: Adrian Cho
Fecha Original: 27 de julio de 2012
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