Desde que Fritz Zwicky sugirió la existencia de la materia oscura en el año 1933, la realidad es que ha sido uno de los grandes fantasmas de la física moderna, generando muchos debates sobre su existencia. Lo poco que sabemos apunta a que esta materia está ahí porque vemos como su gravedad empuja a las galaxias, pero jamás hemos podido verla ni tocarla. Es invisible. O al menos, eso creíamos hasta ahora.
Y es que para 'ver' esta materia hay que ser un auténtico superhéroe, puesto que no emite, absorbe ni refleja la luz. Algo que la hace completamente invisible a los telescopios de todo el mundo. Pero no es algo que sea una pequeña parte de lo que nos rodea, sino que compone el 85% de la materia total del universo.
Lo han conseguido 'ver'. Pero ahora hay una esperanza de tener más información de este gran misterio de la física gracias a un estudio del profesor Tomonori Totani, de la Universidad de Tokio, puesto que afirma haber encontrado la primera evidencia directa de esta sustancia esquiva.
No la ha visto directamente con sus propios ojos, pero sí ha detectado el “humo” de su pistola: una señal de rayos gamma muy específica que emana del halo de nuestra propia Vía Láctea y que coincide inquietamente con las predicciones teóricas de cómo se comporta la materia oscura.
Una gran cantidad de datos. Para entender el hallazgo, hay que mirar al cielo con ojos de rayos gamma. Totani ha utilizado en total 15 años de datos acumulados por el Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi (LAT) de la NASA. Pero lo importante sin duda fue saber dónde debía de mirar: en el halo galáctico. Es decir, las afueras 'tranquilas' de la Vía Láctea, excluyendo el disco galáctico para evitar interferencias.
Lo que encontró al limpiar el ruido de fondo fue sorprendente: un exceso de rayos gamma con un pico de energía muy concreto, situado en los 20.000 millones de electronvoltios (20 GeV).
La importancia. Hasta aquí bien, pero… ¿Por qué es importante? Básicamente, porque no encaja con lo que esperaríamos de fuentes astrofísicas normales, como púlsares o remanentes de supernovas. Sin embargo, encaja como un guante para la teoría de las WIMPs.
Esta es una teoría que básicamente apunta a que la materia oscura está formada por WIMPs (Partículas Masivas de Interacción Débil). Según los modelos físicos, cuando dos de estas partículas chocan, se aniquilan mutuamente, liberando una cascada de energía en forma de rayos gamma que sería lo detectado en el universo ahora.
La conclusión. La señal detectada es compatible con partículas WIMP que tienen una masa de 500 veces la de un protón. Esta sería, por tanto, la huella dactilar que da más información de la materia oscura, aunque no se queda aquí.
La forma no es un punto en el mapa, sino un halo esférico y suave que rodea la galaxia, tal y como se distribuye la materia oscura en las simulaciones cosmológicas que ha hecho la física. Lo mismo ocurre con la consistencia, puesto que la señal persiste incluso cuando se utilizan diferentes modelos de fondo y se eliminan otras fuentes de ruido conocidas en el universo.
Hay precedentes. No es la primera vez que alguien grita "¡Eureka!". En el pasado, se detectó un exceso de rayos gamma en el Centro Galáctico (conocido como GCE), pero la comunidad científica se ha inclinado a pensar que esa señal proviene de púlsares de milisegundos no detectados, y no de materia oscura.
La clave del estudio de Totani es que ha mirado donde nadie estaba mirando con tanto detalle. Al alejarse del centro y analizar el halo difuso, es donde ha encontrado una señal mucho más limpia que no invita a tener tantas dudas de su procedencia.
Sigue habiendo dudas. El propio estudio admite que la sección eficaz (la probabilidad de interacción) calculada es más alta que los niveles superiores establecidos por la observación de galaxias enanas, que suelen usarse como baremo para la materia oscura.
Esto significa dos cosas: o bien nuestros modelos sobre la densidad de la materia oscura en la Vía Láctea son incorrectos (lo cual es posible, ya que hay mucha incertidumbre en el perfil del halo), o bien estamos ante un fenómeno astrofísico nuevo y desconocido que imita a la materia oscura.
Un gran misterio. Si este hallazgo se confirma, estaríamos ante uno de los mayores descubrimientos de la física del siglo XXI. Confirmaría que la materia oscura está compuesta por partículas que podemos detectar (y no agujeros negos primordiales) y abrirá una nueva puerta para que la física vaya más allá del modelo estándar.
Pero como decimos, todavía queda que esto sea comprobado por un segundo laboratorio como el Cherenkov Telescope Array Observatory (CTAO) que puede tener la capacidad de detectar estas líneas espectrales de rayos gamma.
Imagen | A. Schaller (STScI)
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La noticia El mayor misterio de la ciencia a día de hoy es la materia oscura. Y un científico japonés cree haberla detectado fue publicada originalmente en Xataka por José A. Lizana .
☞ El artículo completo original de José A. Lizana lo puedes ver aquí
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