¿Materia oscura a la vista? Científicos identifican señales compatibles con su aniquilación

El Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi, desarrollado por la NASA, podría haber ofrecido una prueba directa de la existencia de la materia oscura, permitiendo por primera vez una forma de «visualizar» esta enigmática sustancia que compone gran parte del universo.

Desde que el astrónomo suizo Fritz Zwicky, en la década de 1930, observara movimientos inexplicables en cúmulos de galaxias, se postuló la presencia de una estructura invisible –la materia oscura– que mantenía unidos esos sistemas a través de su influencia gravitacional. Casi un siglo después, investigadores de la Universidad de Tokio (Japón) podrían haber dado un paso decisivo hacia su confirmación, según detalla un estudio publicado en la revista científica Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.

Durante décadas, la materia oscura ha representado uno de los mayores desafíos de la física moderna. Su presencia solo ha podido inferirse de forma indirecta, al analizar los efectos gravitacionales que ejerce sobre la materia visible, como las galaxias. La dificultad radica en que las partículas que la componen no interactúan con la fuerza electromagnética, lo que impide que absorban, emitan o reflejen luz. Es, por tanto, completamente invisible para los instrumentos ópticos convencionales.

Entre las múltiples teorías desarrolladas para explicar su naturaleza, una de las más aceptadas sostiene que la materia oscura está formada por partículas denominadas WIMP (siglas en inglés de partículas masivas de interacción débil). Estas hipotéticas partículas tendrían una masa superior a la de los protones, pero interactuarían escasamente con la materia ordinaria. Según predicciones teóricas, cuando dos WIMP colisionan, se aniquilan mutuamente, liberando entre otras partículas, fotones en forma de rayos gamma.

A lo largo de los años, la comunidad científica ha centrado sus esfuerzos en observar regiones del espacio donde se supone hay una alta concentración de materia oscura, como el núcleo de la Vía Láctea. Con los últimos datos recopilados por el telescopio Fermi, el profesor Tomonori Totani, del Departamento de Astronomía de la Universidad de Tokio, considera haber identificado rayos gamma que coinciden con los previstos por la aniquilación de partículas WIMP.

«Detectamos rayos gamma con una energía fotónica de 20 gigaelectronvoltios (es decir, 20 mil millones de electronvoltios, una cantidad de energía extremadamente grande) que se extienden en una estructura similar a un halo hacia el centro de la Vía Láctea. El componente de emisión de rayos gamma se asemeja mucho a la forma esperada del halo de materia oscura», explicó Totani.

Además, el espectro energético medido –es decir, la distribución de intensidades de los rayos gamma– concuerda con las emisiones que predicen los modelos teóricos para la aniquilación de WIMP con una masa estimada en torno a 500 veces la de un protón. También la frecuencia con la que se producirían esas aniquilaciones, calculada a partir de la intensidad observada, se ajusta a las previsiones formuladas por la física teórica.

Un aspecto relevante de estas observaciones es que no pueden atribuirse fácilmente a otros fenómenos astronómicos conocidos. Por ello, el investigador japonés considera que los datos obtenidos suponen un sólido indicio de que los rayos gamma detectados provienen de procesos relacionados con la materia oscura.

«Si esto es correcto, hasta donde sé, sería la primera vez que la humanidad ha «visto» materia oscura. Y resulta que la materia oscura es una nueva partícula no incluida en el modelo estándar actual de física de partículas. Esto supone un gran avance en la astronomía y la física», afirmó Totani.

No obstante, el propio científico reconoce que sus conclusiones deben ser contrastadas mediante análisis independientes llevados a cabo por otros grupos de investigación. Incluso en el caso de que estos estudios confirmaran sus resultados, se requerirán más pruebas que ratifiquen que la radiación observada con forma de halo se origina realmente en la aniquilación de materia oscura y no en fuentes alternativas.

Totani subraya que futuros indicios de colisiones entre WIMP en otras zonas del universo con alta densidad de materia oscura reforzarían considerablemente esta hipótesis. Como ejemplo, señala que si se detectaran rayos gamma con la misma energía procedentes de galaxias enanas situadas dentro del halo galáctico, esto constituiría un respaldo notable a su análisis. «Esto podría lograrse una vez que se recopilen más datos, y de ser así, proporcionaría evidencia aún más sólida de que los rayos gamma se originan en la materia oscura», concluyó.