La materia oscura sigue siendo uno de los mayores enigmas de la cosmología moderna. Recientemente, se han publicado nuevos estudios que reevalúan las observaciones de rayos gamma en el centro de la Vía Láctea, ofreciendo nuevas perspectivas sobre la posible naturaleza de esta sustancia esquiva.
La necesidad de la materia oscura
La existencia de la materia oscura es crucial para explicar ciertos fenómenos cósmicos. Sin ella, la formación temprana de galaxias sería inexplicablemente rápida, y las mediciones del fondo cósmico de microondas obtenidas por el satélite Planck no tendrían sentido. Aunque no interactúa con la luz de manera significativa, su presencia se deduce de sus efectos gravitacionales.
La materia oscura no está compuesta por las partículas conocidas del modelo estándar de la física de partículas. Su naturaleza sigue siendo desconocida, aunque se buscan activamente candidatos exóticos. Si bien una pequeña fracción podría estar formada por neutrinos, la gran mayoría permanece sin identificar.
Los científicos intentan detectar esta materia oscura a través de su interacción gravitacional y, de manera indirecta, mediante la búsqueda de emisiones de radiación resultantes de la aniquilación o desintegración de sus partículas.
Fotones gamma y la aniquilación de la materia oscura
Una de las hipótesis más interesantes es que la materia oscura podría revelarse a través de fotones gamma producidos por la aniquilación de pares de partículas y antipartículas de materia oscura. Esta idea, propuesta por primera vez a finales de la década de 1970, ha llevado a la búsqueda de excesos de rayos gamma en el centro de la Vía Láctea y la galaxia de Andrómeda.
Los modelos teóricos sugieren que la materia oscura se acumula en el centro de las galaxias, donde su densidad es mayor. Esta alta densidad incrementaría la probabilidad de aniquilación de partículas, generando una emisión de radiación más intensa.
Sin embargo, en 2015, un equipo de físicos del MIT y la Universidad de Princeton propuso una explicación alternativa para el exceso de rayos gamma detectado por el telescopio Fermi.
Emisiones gamma: ¿continuas o discretas?
La alternativa propuesta en 2015 sugiere que el exceso de rayos gamma podría provenir de fuentes convencionales, como explosiones de supernovas y estrellas de neutrones que se manifiestan como púlsares. La dificultad para observar estas fuentes en el bulbo galáctico se debe a la absorción de la radiación por las nubes de gas y polvo.
Para distinguir entre la hipótesis de la materia oscura y la de los púlsares, los astrofísicos analizaron la distribución de las emisiones gamma. Si la emisión fuera producto de la materia oscura, la distribución sería suave y continua. En cambio, si los púlsares fueran la fuente, la distribución mostraría «grumos» asociados a cada púlsar. El análisis de 2015 favoreció la hipótesis de los púlsares.
Reinterpretación con datos de Gaia
Recientemente, Joseph Silk y sus colegas han reevaluado esta conclusión utilizando datos de la misión Gaia de la ESA. Gaia ha revelado que la Vía Láctea ha experimentado colisiones con galaxias enanas, lo que sugiere que la distribución de la materia oscura en el bulbo galáctico podría ser menos regular de lo que se pensaba originalmente.
Considerando esta nueva información, los investigadores realizaron simulaciones con superordenadores para predecir la distribución de la materia oscura en el centro de nuestra galaxia. Los resultados indican que la hipótesis de los púlsares y la de la materia oscura son igualmente válidas para explicar las observaciones del telescopio Fermi.
De hecho, las próximas observaciones del Cherenkov Telescope Array Observatory (CTAO) podrían ser cruciales para resolver este misterio. El CTAO ofrecerá imágenes del cielo con una sensibilidad y resolución angular diez veces superiores a las de los observatorios actuales, lo que permitirá distinguir entre las dos hipótesis.
