Otra pista en el caso de la materia oscura

El Telescopio Espacial de rayos Gamma Fermi no ha descartado anteriores hallazgos.

Usando un sensible detector para estudiar la abundancia de electrones y positrones de alta energía en los límites cercanos de espacio, el Telescopio Espacial de rayos Gamma Fermi ha encontrado nuevas pruebas que apuntan a la existencia de la materia oscura, el exótico material invisible que forma el 85 de la masa del universo.

Las medidas, de las que se informó el 2 de mayo en la reunión de la Sociedad Física Americana, impulsan la posibilidad de que otro observatorio orbital llamado PAMELA viese efectivamente signos indirectos de materia oscura (SN: 9/27/08, p. 8), la cual ha esquivado las detecciones desde que los astrónomos propusieran este material por primera vez hace más de 75 años.

Pero también es posible que muchos de los electrones y positrones de alta energía que Fermi ha registrado pudiesen proceder de una fuente astrofísica más mundana — densas, estrellas de giro rápido llamadas púlsar — advierte el investigador de Fermi Peter Michelson de la Universidad de Stanford. Fermi también busca rayos gamma de alta energía y proporciona observaciones que podrían pronto resolver la ambigüedad, añade.

“La investigación preliminar”, comenta Savas Dimopoulos, físico de partículas también de Stanford pero que no es parte del equipo de Fermi. “El caso [de la materia oscura] está lejos de haber sido demostrado”.

Es la comparación entre los resultado de Fermi y los del Pamela lo que sugiere que la posible detección sea real, apunta Michelson. En septiembre, los investigadores informaron de que PAMELA había encontrado un desconcertante exceso de positrones energéticos, comparado con lo que un modelo aceptado de aceleración de partículas sugiere que podría producir la Vía Láctea. El modelo sugiere que cuando los protones aceleran a altas energías gracias a las ondas de estallidos procedentes de las colisiones estelares con otros protones en el espacio interestelar, las partículas producen positrones. Pero la abundancia de positrones parece demasiado alta.

PAMELA midió directamente la abundancia de positrones, pero hasta el momento su equipo sólo ha informado de la razón de positrones respecto al número total de electrones y positrones que registró la nave, apunta Michelson. Eso significa que si, por alguna razón desconocida, el número de electrones de altas energías ha bajado sensiblemente, los datos de los que informó PAMELA podrían documentar un exceso de positrones cuando en realidad no existe tal exceso.

Fermi registra la abundancia de positrones y electrones de energías mucho mayores, y con mayor precisión, de lo que lo hace PAMELA. Las nuevas observaciones de Fermi revelan que la abundancia de electrones no cae lo bastante sensiblemente a energías mayores para explicar los resultados de PAMELA. PAMELA ha encontrado verdaderamente un exceso inexplicado de positrones, dice Michelson.

Existen dos formas en las que la materia oscura podría contar para los positrones, añade. Un tipo de materia oscura propuesta, añade. Un tipo propuesto de partícula de materia oscura, conocida como WIMP (por partícula masiva de interacción débil), pueden aniquilarse cuando colisionan con otro WIMP. La aniquilación produce una cascada de partículas ordinarias, incluyendo positrones y electrones.

También es posible que las partículas de materia oscura, aunque de vida larga, pueden no durar para siempre. Las suficientes de estas partículas individuales de materia oscura podrían haber decaído ahora en positrones para contar el exceso que detectó PAMELA, dice Michelson.

Por el momento, no obstante, los astrónomos no se ven forzados a ir al lado oscuro, enfatiza Michelson. Los derviches danzantes conocidos como púlsares podrían explicar las actuales observaciones, aunque tal explicación necesitaría algunos pequeños ajustes, añade Michelson.

El continuo estudio de todo el cielo de Fermi de los energéticos rayos gamma, los cuales también podrían ser producidos por el decaimiento de las partículas de materia oscura, serán críticos para distinguir entre los escenarios de luz y oscuridad. Al contrario que las partículas cargadas tales como los positrones, que se ven girados o desviados de sus caminos originales por los campos magnéticos de la galaxia, partículas tales como los rayos gamma no tienen ese desvío y por tanto pueden rastrearse directamente hasta su fuente.

Los púlsares se concentran a lo largo del plano del disco de la Vía Láctea, aunque las partículas de materia oscura tendrían una distribución mucho más uniforme. Por tanto, determinar si algún exceso observado de rayos gamma se distribuye de manera uniforme a lo largo del cielo podría marcar la fuente.

También, su la fuente es la materia oscura, los rayos gamma no sólo mostraría una distribución uniforme sino que también sería relativamente más abundante en el rango de energía de los 100 mil millones de electrón-voltios a los pocos billones de electrón-voltios, añade Michelson.

“Esta es una verdadera historia de detectives, y ya tenemos algunas pistas”, dice Michelson. “Es posible que en un año sepamos si tenemos materia oscura o no, o al menos el tipo de materia oscura que podríamos tener”.

“Estamos deseando ver el análisis de datos de los datos de rayos gamma”, dice Dimopoulos.

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Autor: Ron Cowen
Fecha Original: 2 de mayo de 2009
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Vía Ciencia Kanija