En los últimos días hemos asistido a dos noticias relacionadas con el telescopio espacial de rayos gamma Fermi (GLAST) que creo merece la pena comentar brevemente.

La primera tiene que ver con la explosión de rayos gamma GRB 090510. Esta explosión fue detectada el pasado diez de mayo y en su momento ocasionó un gran revuelo al generar el fotón más energético (31 GeV) detectado en una fuente de rayos gamma. Al haber ocurrido a una distancia inmensa (cuando el Universo apenas tenía mil millones de años) y debido a la enorme diferencia de energía entre los fotones implicados, este suceso presentaba una oportunidad única para verificar las hipótesis de algunas teorías alternativas a la relatividad general -como la gravedad cuántica de bucles (QLG)- que predicen una cuantización del espacio-tiempo. Esta cuantización podría influir en el tiempo de vuelo de los fotones o, lo que es lo mismo, que la velocidad de los fotones depende de su energía. En su momento, el equipo del Fermi comparó el tiempo de vuelo de los fotones menos energéticos de la explosión con el del de 31 GeV y llegó a la asombrosa conclusión de que la energía a la cual la relatividad especial deja de ser efectiva era de 102 veces la masa de Planck como mínimo. ¿Y qué significa esto? Pues veamos: la energía a la cual la relatividad especial debe perder su validez según la teoría actual es justamente la masa de Planck. El resultado del equipo de Fermi implicaba que la relatividad especial pierde efectividad a una escala mucho mayor, reforzando la validez de varias teorías cuánticas de la gravedad.

Un resultado revolucionario que y que recibió inmediatamente un aluvión de críticas por emplear suposiciones poco conservadoras, por no hablar de lo poco representativo que resulta un sólo fotón. De hecho, el artículo ha aparecido publicado hace unos días en Nature y en él podemos leer ahora que los autores han reducido la relación a 1,2 veces la masa de Planck, un resultado más acorde con lo esperado y que deja menos espacio para las teorías cuánticas. Pero que los físicos de supercuerdas no canten victoria aún. Los partidarios de estas teorías no están derrotados, pues las conclusiones de esta explosión de rayos gamma sólo son válidas si la velocidad de los fotones depende directamente de la energía, pero muchos modelos sugieren una relación diferente entre ambas magnitudes, de tal modo que sería indetectable con este tipo de experimentos.

La segunda noticia del Fermi tiene que ver con el exceso de radiación gamma proveniente del centro de la Galaxia, que puede suponer una evidencia de la existencia de materia oscura.

La sonda Wilkinson (WMAP) para el estudio de la radiación cósmica de fondo ya detectó hace años una «niebla» de microondas en la región del centro galáctico. Algunos teóricos han argumentado que esta emisión podría deberse a radiación emitida por electrones energéticos producidos mediante mecanismos diferentes a los habituales (supernovas, etc.). Uno de estos mecanismos es la aniquilación de partículas de materia oscura al colisionar entre ellas (las partículas de materia oscura son sus propias antipartículas en la mayoría de modelos teóricos). Para verificar esta hipótesis, el Fermi es una magnífica herramienta, ya que la aniquilación de materia oscura generaría rayos gamma que a su vez crearían pares electrón-positrón. En este caso, no hablamos de detectar directamente los rayos gamma de la aniquilación de materia oscura -método que actualmente están siguiendo otros grupos de investigadores-, sino los producidos por la interacción de estos electrones con el medio interestelar. Hay que recordar los principales mecanismos galácticos que pueden producir rayos gamma en el rango de energía que puede observar Fermi:

• Desintegración de bosones π⁰ generados por la colisión entre gas y polvo interestelar con protones que forman parte de los rayos cósmicos (acelerados por supernovas).
• Electrones relativistas que colisionan con núcleos del medio interestelar generando radiación sincrotrón gamma (bremsstrahlung).
• Electrones relativistas que interaccionan con fotones del medio interestelar generando rayos gamma mediante scattering Compton inverso.

El equipo de Dobler ha analizado la contribución de los distintos mecanismos al fondo de rayos gamma y ha llegado a la conclusión de que existe un exceso de radiación gamma en el centro galáctico que no se puede explicar mediante los mecanismos habituales. Este exceso parece que se correlaciona bastante bien con la niebla de microondas del WMAP antes mencionada, por lo que estaríamos ante una radiación emitida por electrones -mediante scattering Compton inverso- creados por algún mecanismo exótico, como podría ser la aniquilación de materia oscura o algún tipo de «nueva física» desconocida (lo de «nueva física» es una expresión comodín que se usa en los papers cuando no se tiene ni la más remota idea del mecanismo causante).

Puesto que exceso de rayos gamma proviene del centro de la Vía Láctea, justo donde esperamos una mayor densidad de materia oscura, podríamos estar ante una evidencia indirecta de la presencia de esta elusiva sustancia. Por supuesto, habrá que esperar a comprender mejor los mecanismos de generación de rayos gamma galácticos antes de confirmar esta evidencia, pero no deja de ser un resultado interesante.