Unos astrónomos afirman haber hecho progreso sobre la materia oscura

La identidad de la materia oscura en el Universo puede haber sido finalmente descubierta.En lo que parece ser la afirmación más convincente de la materia gris hasta hoy, investigadores en Inglaterra y Francia dicen que los rayos gamma que vienen del centro de nuestra galaxia muestran marcas de estas partículas fantasmales.

La investigación apenas se ha hecho pública, así que el equipo todavía espera una respuesta de otros expertos en materia oscura. Pero aunque los investigadores son cautelosos, no han podido ocultar su emoción. “He dejado todo lo demás para trabajar en esto”, dice Dan Hooper de la Universidad de Oxford. “Realmente estamos emocionados”, añade su colega Céline Boehm, también de Oxford. “Tengo cautela pero es sorprendente lo bien que encaja todo.”

La identidad de la materia gris del Universo, la cual sobrepesa todo lo visible por al menos un factor de siete, es el misterio prominente de la astronomía moderna. Los científicos creen que debe existir porque su gravedad afecta la manera en que las galaxias se mantienen juntas. Pero las partículas no emiten ninguna radiación electromagnética así que nunca han sido detectadas directamente. Nadie sabe cómo son las partículas, o exáctamente cómo están distribuidas.

Sin embargo, como la materia oscura “siente” gravedad como cualquier otra materia visible ordinaria, es posible afirmar que se aglomera en el centro de nuestra galaxia. Así que el equipo puso toda su atención a un distintivo patrón de rayos gamma que viene desde el centro de la Vía Láctea. La bien definida señal, que tiene una energía de 511 kiloelectronvoltios (keV), se cree que es debida a la aniquilación de electrones y positrones, la antimateria equivalente a los electrones.

¿Pero de donde vinieron los electrones y positrones? La gente ha especulado que la fuente es cualquier cosa desde olas de expansión de una “hipernova” una supernova super-poderosa, hasta una estrella neutrónica o un agujero negro. “Pero ninguna de estas explicaciones ha parecido satisfactoria”, dice Hooper.

Los investigadores se preguntan si los electrones y positrones pudieran de verdad venir de la aniquilación de partículas de materia oscura y sus antipartículas en el centro de la galaxia. Pero para producir una línea bien definida a 511 keV que es la “energía en descanso” de un electrón, los electrones y positrones deben ser desacelerados a un detenimiento virtual antes de que se aniquilen unos a otros, descartando la materia oscura en las grandes masas que la mayoría de los investigadores esperan.

“Las partículas de materia oscura pesadas producirían electrones de alta-energía”, dice Hooper. “Como es difícil imaginar cómo podrían desacelerarse a un paro total, nos vemos forzados a considerar una partícula de materia oscura sorprendentemente ligera.”

Con “ligera” los investigadores quieren decir de una a 100 megaelectronvoltios, que son entre 1000 y 10 veces más ligeros que un protón. Tal partícula ligera es sorprendente porque los aceleradores de partículas rutinariamente crean partículas de esta masa, así que la partícula debiera revelarse a sí misma.

“Para escapar su detección, debe de ser de interacción muy débil”, dice Hooper. “Una partícula en este rango podría perderse de vista”, acuerda Nigel Smith, cabeza del UK Dark Matter Collaboration Experiment.

Para probar su idea, los investigadores estudiaron las observaciones de Integral, el telescopio de rayos gamma de la Agencia Espacial Europea. Lanzado en Octubre del 2002, Integral ha hecho las mediciones más precisas a la fecha de la línea 511 keV y ha cartografiado cambios en su brillantéz a lo largo del bulto central de nuestra galaxia. Crucialmente, el equipo encontró que el mapa de brillantéz encaja exáctamente con la distribución que se esperaría de sus partículas de materia oscura ligeras.

Si la materia oscura realmente está hecha de tales partículas ligeras, cada centímetro cúbico del espacio en la vecindad de la Tierra debe contener algunas decenas de ellas. Así que deberías poder detectarlas en experimentos de laboratorio.

“La afirmación se volvería mucho más interesante si una partícula o un experimento de física nuclear encuentra una nueva partícula con las propiedades que el equipo sugiere”, dice Ben Allanach del CERN, el centro Europeo de física de partículas.

Los equipos que buscan materia oscura en la Tierra usualmente se enfocan en partículas mucho más masivas, mayores a los 10 gigaelectronvoltios, tratando de detectar el retroimpacto de un glope de núcleo atómico por una partícula de materia oscura.

Hooper, Boem y sus colegas ahora están buscando si algún experimento existente pudiera mostrar evidencia de la nueva partícula o si alguno pudiera ser fácilmente modificado para detectarla. Los investigadores planean enviar su artículo al Physical Review Letters.

Historia original en inglés por Marcus Chown de NewScientist.

Author: Lalo Márquez

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