¿La materia oscura al fin?

La materia oscura forma el 23% de nuestro universo. Sabemos que está ahí y podemos comprobar sus efectos a grandes escalas, pero nadie ha conseguido saber de qué está hecha. Nadie. Ni los numerosos detectores creados ex profeso, ni los gigantescos aceleradores de partículas han aportado una prueba concluyente sobre su naturaleza.

O quizás las evidencias han estado todo este tiempo en los datos recogidos por alguno de los numerosos instrumentos que han investigado este enigma. Y eso es lo que parecen haber encontrado Dan Hooper y Lisa Goodenough (menudo apellido, añado yo) analizando los datos del telescopio espacial de rayos gamma Fermi (GLAST). Hooper es un científico que trabaja en el acelerador de partículas Fermilab y decidió usar la base de datos pública del observatorio de la NASA para estudiar este misterio.


Satélite Fermi (NASA).

Según la mayoría de modelos, las partículas de materia oscura -sean lo que sean- son sus propias antipartículas, es decir, si colisionan entre sí deberán desintegrarse generando rayos gamma y otras partículas. Es por esto que uno de los métodos para detectar la materia oscura consiste en observar los rayos gamma que vienen del centro de nuestra galaxia. Debido a la mayor densidad de materia oscura en esa zona, el número de las colisiones debe ser mayor, por lo que cabría esperar un exceso de radiación gamma u otras partículas proveniente de esa zona.

Y, efectivamente, el análisis de los datos de Fermi por Hooper y Goodenough detectó un exceso de rayos gamma originarios del centro galáctico consistentes con una partícula de materia oscura de tipo WIMP con una masa de 7,3-9,2 GeV (unas ocho veces más pesada que el protón). Esta masa concuerda con varios modelos propuestos de materia oscura anteriores, como el neutralino. No es la primera vez que se detecta un exceso de rayos gamma o partículas provenientes del centro de la Vía Láctea (¿se acuerdan de PAMELA o ATIC?), aunque los resultados de otras ocasiones podrían explicarse mediante fuentes naturales. En este caso, parece que la emisión de rayos gamma de los púlsares (estrellas de neutrones) o de los protones de los rayos cósmicos no se ajustan a los datos observados.


Espectro energético del exceso de rayos gamma (obsérvese las enormes barras de error a altas energías). La línea sólida en el espectro de la izquierda es el espectro de rayos gamma generado por un púlsar, las principales fuentes de rayos gamma en esta zona del espectro. La línea del espectro de la derecha es el espectro de desintegración de piones debido a los protones de los rayos cósmicos galácticos. Ninguno de los dos casos explica el exceso observado (Hooper et al.).

Pero no cantemos victoria aún. El exceso de rayos gamma de los datos de Fermi también podría ser debido a una fuente astronómica natural o a un defecto en el calibrado de los datos. Para resolver el misterio necesitamos -además de observaciones adicionales- observar la radiación sincrotrón generada por los electrones creados a partir de la aniquilación de las WIMPs. Si Hooper tiene razón, la partícula de materia oscura se desintegrará en tauones, que a su vez darían lugar a electrones que podrían ser acelerados por el campo magnético galáctico. Estos electrones emitirían radiación sincrotrón con un pico en 23 GHz. La “niebla” observada por el satélite WMAP podría ser una evidencia de la existencia de esta radiación.

 
La niebla de WMAP, ¿evidencia de la radiación sincrotrón generada por la aniquilación de materia oscura en el centro de nuestra galaxia?(fuente).

Todavía queda mucho para confirmar este descubrimiento, pero quizás hoy estamos un paso más cerca de saber de qué está hecha la cuarta parte del universo.

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4 Comentarios

  1. Si las partículas de materia oscura son sus propias antipartículas y al colisionar entre sí se desintegran; ¿eso significa que la cantidad de materia oscura en el universo disminuye? ¿algún día se acabará? ¿o existe algún mecanismo que la regenera?

    Bace

  2. Pues simplificando, te diría que la tasa de aniquilación de materia oscura es despreciable a todos los efectos, así que no se va a agotar. Y sí, hay colisiones de partículas que podrían generar nuevas partículas oscuras.

    Un sañudo.

  3. Perdonad pero no acabo de entender cómo se conserva la carga (neutra de las dichosas wimp´s- vaya nombrecito, parece un grupo musical de quinceañeros!-)

  4. @ruben: ¿te refieres en las colisiones? Pues porque se desintegran en fotones gamma que a su vez generan un par partícula antipartícula, (tauón-antitauón, electrón-positrón, etc.), así que se mantiene la carga.

    Un saludo.

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Por Daniel Marín
Publicado el ⌚ 26 octubre, 2010
Categoría(s): ✓ Astronomía • Cosmología • Física • NASA • sondasesp