Los científicos de la Universidad Johns Hopkins pueden haber descubierto una pista prometedora en un esfuerzo de larga duración para confirmar la existencia de materia oscura.
Durante años, los astrónomos han estado desconcertados por un brillo tenue y difuso de rayos gamma cerca del centro de la Vía Láctea. La fuente de esta misteriosa luz sigue siendo incierta, lo que deja dos posibilidades principales: podría originarse a partir de colisiones de partículas de materia oscura o de estrellas de neutrones que giran rápidamente, conocidas como púlsares de milisegundos.
Según un nuevo estudio publicado el 16 de octubre carta de revisión físicaAmbas explicaciones parecen igualmente plausibles en la actualidad. Si el exceso de radiación gamma no proviene de estrellas envejecidas, podría proporcionar la primera evidencia sólida de que la materia oscura existe.
“La materia oscura domina el universo y mantiene unidas a las galaxias. Es muy importante y estamos pensando desesperadamente en cómo podemos detectarla”, dijo el coautor Joseph Silk, profesor de física y astronomía en Johns Hopkins e investigador de la Universidad de Astronomía del Sur. “Los rayos gamma, y especialmente la luz adicional que vemos en el centro de nuestra galaxia, pueden ser nuestra primera pista”.
Para explorar el misterio, Silk y un equipo internacional de científicos utilizaron modelos avanzados de supercomputadoras para mapear dónde es probable que resida la materia oscura en la Vía Láctea, incluyendo por primera vez la historia temprana y la evolución de la galaxia.
La Vía Láctea actual es un sistema mayoritariamente autónomo, con poco material entrando o saliendo. Sin embargo, durante sus primeros mil millones de años, absorbió numerosas galaxias más pequeñas ricas en materia oscura que se fusionaron para formar su estructura. A medida que las partículas de materia oscura se acumulan y condensan hacia el núcleo galáctico, aumenta su probabilidad de colisión.
Cuando el equipo incorporó estas interacciones más realistas en sus modelos, las simulaciones resultantes coincidieron estrechamente con las observaciones reales de rayos gamma realizadas por el Telescopio Espacial Fermi de Rayos Gamma de la NASA.
Estos mapas combinados completan un trío de evidencia que sugiere que el exceso de rayos gamma en el centro de la Vía Láctea puede originarse a partir de materia oscura. Los investigadores dijeron que los rayos gamma provenientes de partículas de materia oscura en colisión producirían la misma señal y tendrían las mismas propiedades que las observadas en el mundo real, aunque esto no es una prueba definitiva.
La luz emitida por viejas estrellas de neutrones renacidas que giran rápidamente, conocidas como púlsares de milisegundos, también puede explicar los mapas, mediciones y firmas de señales de rayos gamma existentes. Pero esta teoría del púlsar de milisegundos está incompleta, dijeron los investigadores. Para que estos cálculos funcionen, los investigadores deben asumir que existen más púlsares de milisegundos de los que han observado.
Las respuestas pueden venir con la construcción de un nuevo y enorme telescopio de rayos gamma llamado Cherenkov Telescope Array. Los investigadores creen que los datos obtenidos de los telescopios de alta resolución, que son capaces de medir señales de alta energía, ayudarán a los astrofísicos a romper la paradoja.
El equipo de investigación está planeando un nuevo experimento para comprobar si estos rayos gamma de la Vía Láctea son de alta energía, es decir, púlsares de milisegundos o productos de baja energía de colisiones de materia oscura.
“En mi opinión, una señal clara sería una prueba irrefutable”, dijo Silk.
Mientras tanto, los investigadores trabajarán en predicciones sobre dónde encontrar materia oscura en las diversas galaxias enanas que rodean la Vía Láctea. Una vez que hayan mapeado sus predicciones, pueden compararlas con datos de alta resolución.
“Es posible que veamos nuevos datos y confirmemos una teoría sobre la otra”, dijo Silk. “O tal vez no encontremos nada, en cuyo caso será un misterio aún mayor que resolver”.
echar raíces
- Un extraño resplandor de luz de rayos gamma brilla desde el corazón de la Vía Láctea y los científicos están trabajando para descubrir qué hay detrás de él.
- Una teoría importante es que las partículas de materia oscura chocan y emiten breves destellos de rayos gamma que podrían explicar el brillo.
- Utilizando potentes supercomputadoras, los investigadores recrearon la estructura de la Vía Láctea para predecir dónde aparecerían la materia oscura y las señales de rayos gamma de tales colisiones.
- Los mapas simulados se alinean con datos reales del telescopio, lo que sugiere que el brillo puede provenir de interacciones de la materia oscura, aunque se necesita más evidencia para confirmarlo.
