¿Ha sido la materia oscura finalmente vista?

En un nuevo hallazgo que podría tener cambias las reglas del juego en materia de física de ser cierto, dos astrofísicos creen que finalmente ha rastreado la firma evasiva de la materia oscura.

Esta sustancia invisible, se cree que constituye gran parte del universo; pero los científicos no tienen una solución exacta de lo que es. Sólo se puede inferir la existencia de materia oscura midiendo su tirón gravitatorio sobre la materia ordinaria que puede verse.

Ahora, después de haber examinado observaciones del centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea, dos investigadores creen que han encontrado pruebas de la aniquilación de partículas de materia oscura en poderosas explosiones.

“Ningún candidato, excepto la materia oscura puede adaptarse a las características de lo que observamos”, asegura Dan Hooper, del Laboratorio Acelerador Nacional Fermi en Batavia, Illinois, y la Universidad de Chicago. “Siempre es difícil estar seguro de no habernos pasado por alto nada. Pero he hablado con un montón de expertos y hasta ahora no he oído una alternativa plausible.”

Hooper realizó el análisis con Lisa Goodenough, estudiante graduada de la Universidad de Nueva York.

La idea de la materia oscura se propuso por primera vez en la década de 1930, después de que las velocidades de las galaxias y las estrellas sugirieran que el universo contenía mucha más masa de la que se podía ver. La materia oscura no refleja la luz, por lo que no puede ser observada directamente por los telescopios.

Los científicos han calculado que la materia oscura constituye aproximadamente el 80 por ciento de toda la materia, con los átomos ordinarios aportando un insignificante 20 por ciento.

El Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi, que ha estado observando el cielo desde que fuera lanzado en 2008, registró una inusual señal de rayos gamma en el mismo centro de nuestra galaxia que poseía un brillo superior al esperado. Desde entonces, Hooper y Goodenough han probado varios modelos que explicaran la fuente de esa inusual luz. Sus conclusiones, en última instancia,  fue causada por partículas de materia oscura tan compactadas que se auto-destruyeron entre sí causando la brillante luz.

Los físicos han teorizado que las partículas de  materia oscura podrían ser sus propios socios de antimateria, por lo que cuando dos partículas de materia oscura se reúnen bajo las circunstancias adecuadas, podrían destruirse unas a otras. Por otra parte, también podría tratarse de partículas de materia oscura y sus anti-partículas condensadas en el centro galáctico.

De cualquier modo, los investigadores creen que el resplandor de rayos gamma de la Vía Láctea fue causado por las explosiones de la materia oscura.

Al estudiar los datos de esta radiación, Hooper y Goodenough calcularon que la materia oscura debe estar hecha de partículas llamadas WIMP (partículas masivas de interacción débil), con masas entre 7.3 y 9.2 GeV (giga electrón volts) lo que es casi nueve veces la masa de un protón. También se calculó una propiedad conocida como sección transversal, que describe la probabilidad de la partícula es interactuar con las demás.

Conocer estas dos propiedades representa un gran salto adelante en nuestra comprensión de la materia oscura.

“Es la cosa más grande que ha pasado en la materia oscura desde que nos enteramos de que existía“, dijo Hooper. “Siempre y cuando no haya explicaciones alternativas inesperadas, creo que sí, por fin hemos la encontrado.”

Los investigadores han presentado un documento que describe sus hallazgos a la revista Physics Review Letters, pero aún no ha pasado por el proceso de revisión.

Pero no todo el mundo está dispuesto a aceptar que la materia oscura se ha encontrado finalmente.

Hooper y Goodenough basan su análisis en datos dados a conocer al público recopilados por el observatorio Fermi y su Large Area Telescope. Sin embargo, el equipo oficial de Fermi, una colaboración de científicos internacionales, no ha terminado de estudiar el inusual brillo. Si bien no se excluye la posibilidad de que se trata de materia oscura, los miembros del equipo no están dispuestos a descartar la posibilidad de otra explicación.

“Creemos que las interpretaciones de esa señal de  rayos gamma en la región central de la galaxia se han de seguir estudiando“, dijo Seth Digel, coordinador de análisis para el Large Area Telescope y  físico en el SLAC National Accelerator Laboratory en Menlo Park, California: “No puedo y no voy a decir lo que han hecho esté mal, pero  no tenemos nuestra propia explicación final de los datos.”

Los científicos del Fermi hicieron hincapié en que el análisis del centro de la Vía Láctea es muy complejo, porque hay muchos focos de luz de rayos gamma en esta región. Varios tipos de estrellas que giran llamadas pulsares, así como vestigios remanentes de supernovas, también contribuyen a enviar señales confusas.

“Queda mucho trabajo por hacer en esta dirección, y el equipo internacional del Fermi está trabajando duro para lograr este objetivo. Hasta que se haga, es muy difícil interpretar los datos”, dijo Simona Murgia, otro científico del SLAC y miembro del equipo del Fermi.

Hooper está de acuerdo que el caso aún no está cerrado.

“Quiero un montón de gente experta trabajando en ello y tratar de despejar cualquier duda”, dijo. “Si todos estamos de acuerdo que no se trata de materia oscura, entonces tendremos nuestra respuesta.“

Una de las razones por las que él y Goodenough piensan que están en el camino correcto es que su cálculo de la masa de partículas de materia oscura se alinea con algunos indicios prometedores de otros estudios.

Dos experimentos basados en el suelo destinado a la detección de materia oscura han encontrado indicios preliminares de las partículas con más o menos la misma masa. El proyecto CoGeNT de la la Universidad de Chicago, enterrado en una antigua mina de hierro en Soudan, en el noreste de Minnesota, y DAMA, un experimento subterráneo italiano cerca del Gran Sasso, en montañas a las afueras de Roma, ambos experimentos han hayado pruebas que  no puede atribuir a partículas normales, pero tampoco pueden probar que sean  materia oscura.

“Parte de por qué está imagen es muy probable que sea acertada que todos coincidimos en algo común”, dijo Hooper. “Yo diría que lo más probable es los tres de estos experimentos estemos viendo el mismo tipo de partículas de materia oscura”

Aún así, queda mucho trabajo para convencer a la mayoría de los astrofísicos de que la materia oscura, tan esquiva en el pasado,  ha sido finalmente capturada.

“Es una tarea complicada  interpretar lo que Dan y Lisa están viendo”, dijo Doug Finkbeiner, investigador del Centro Harvard-Smithsoniano para Astrofísica en Cambridge, Massachusetts “Yo no lo encuentro convincente, pero eso no quiere decir que estén equivocados”.

Algunos científicos aseguran que por fin pueden estar cerca de resolver el misterio de la materia oscura. Michael Turner, director del Instituto Kavli para Física Cosmológica de la Universidad de Chicago, dijo que entre las imágenes del Fermi, los experimentos subterraneos, y el recién inaugurado Gran Colisionador de Hadrones en el laboratorio CERN en Suiza, es probable que los científicos confirmen la existencia de la materia oscura en la próxima década.

Por ahora, sin embargo, habrá todavía que esperar.

“Este resultado es muy interesante pero todavía no cumple la norma de Sagan: afirmaciones extraordinarias requieren pruebas extraordinarias”. Dijo Turner Otras explicaciones tendrían que ser eliminados, dijo “La naturaleza conoce muchas maneras de crear rayos gamma.

Autor: Clara Moskowitz

Enlace original: Has dark matter finally been seen?