¿Una señal de materia oscura en Fermi?

Artículo publicado por Jester el 17 de abril de 2012 en Résonaances

La búsqueda de materia oscura en los rayos cósmicos es una tarea digna de Sísifo. Una analogía sería buscar una nueva física en el LHC sin saber la función de distribución de partones dentro del protón. Aun así, recientemente hemos sido testigos de varios excesos astrofísicos (positrones en PAMELA, electrones en Fermi) que los teóricos de partículas han reconocido como “materia oscura” y los astrofísicos como “púlsares o alguna otra cosa”, ambos con argumentos igualmente sólidos. El sentimiento es que el descubrimiento inequívoco de materia oscura en rayos cósmicos es imposible, aunque perfectamente podríamos descubrir materia oscura mediante otros medios y luego usar la astrofísica para restringir sus propiedades.

Sin embargo, hay una excepción a esta regla. La tradición dice que sólo la materia oscura puede producir una línea de fotón monocromático; todos los fenómenos cósmicos estándar que conocemos producen un espectro continuo de fotones que normalmente pueden aproximarse bien mediante una ley exponencial. Por otra parte, la línea de rayos gamma puede producirse fácilmente mediante la aniquilación de partículas de materia oscura de escala débil en el centro galáctico. Actualmente, la velocidad media de las partículas de materia oscura de nuestra galaxia es aproximadamente 1/1000 la velocidad de la luz, por tanto están prácticamente en reposo desde el punto de vista de la cinemática relativista. Si dos partículas de materia oscura se encuentran y se aniquilan formando 2 fotones (o un fotón y una partícula neutra adicional) la conservación del momento implica que la energía de los fotones resultantes debe ser igual a la masa de la materia oscura. Por tanto una observación de una línea de rayo gamma desde el centro galáctico se consideraría como la pista decisiva de la presencia de materia oscura, y como bonus nos daría una estimación de la masa de la partícula de materia oscura.

Cielo en Rayos Gamma por Fermi © by NASA Goddard Photo and Video

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Fermi no ve pruebas de materia oscura

Artículo publicado el 21 de junio de 2011 en The Physics ArXiv Blog

Si la materia oscura llena el universo, los astrónomos deberían ver los rayos gamma que produce. Hasta ahora no se han materializado tales pruebas.

Entre los eventos más dramáticos del universo están la muerte de las estrellas cuando colapsan para formar agujeros negros, y la colisión de agujeros negros entre sí. Estos eventos son tan violentos que sacuden el firmamento, generando ondas gravitatorias que oscilan por el cosmos. También generan enormes estallidos de neutrinos que a veces pueden captarse desde los telescopios gigantes de neutrinos en la Tierra.

El cielo en rayos gamma por Fermi

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¿Fermi ha observado materia oscura?

Artículo publicado por Edwin Cartlidge el 20 de mayo de 2011 en physicsworld.com

Nuevos resultados del Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi de la NASA parecen confirmar una tasa mayor de lo esperado de positrones de alta energía que alcanzan la Tierra desde el espacio exterior. Esta anomalía en el flujo de rayos cósmicos se observó por primera vez por la nave italiana PAMELA en 2008 y sugiere la existencia de partículas de materia oscura en aniquilación.

Los físicos creen que aproximadamente el 80% de la masa del universo está en forma de una misteriosa sustancia conocida como materia oscura. Incapaces de observar la materia oscura usando luz u otras formas de radiación electromagnética, los investigadores están intentando encontrar pruebas directas de la misma en la Tierra usando detectores subterráneos con grandes escudos o aceleradores de partículas. Pero también tienen una tercera opción menos directa – usar instrumentos en satélites o globos para detectar las partículas que algunas teorías predicen que se crean en el espacio cuando colisionan dos partículas de materia oscura y se aniquilan.

Telescopio Fermi

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