Bruma galáctica

La aniquilación de materia oscura en el corazón de la Vía Láctea podría tener en cuenta las señales detectadas por dos telescopios espaciales, de acuerdo con un par de físicos estadounidenses. De ser cierta, la teoría proporcionaría una nueva medida indirecta de una de las entidades más esquivas de la astronomía. Sin embargo, algunos físicos creen que no sabemos lo suficiente sobre el núcleo galáctico - o la materia oscura - para llegar a esta conclusión. En los últimos años, el Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi ha detectado un flujo de rayos gamma procedente del centro de nuestra galaxia y la sonda WMAP ha revelado una "bruma" que también parece envolver el núcleo de la Vía Láctea. Ahora, Dan Hooper y Tim Linden de Fermilab creen que la materia oscura puede unir estas dos observaciones.

Aunque se cree que la materia oscura forma más del 80% de toda la materia del universo, no interactúa con la radiación electromagnética y su existencia se ha deducido a partir de sus efectos gravitatorios sobre la materia visible. La naturaleza precisa de la materia oscura es desconocida y con el paso de los años se han propuesto muchos contendientes para este papel. La opción actualmente favorita de la mayor parte de los físicos, incluyendo a Hooper, es una partícula masiva de interacción débil (WIMPs) aún por descubrir. niquilación de WIMPs
"Si pones dos WIMPs en el mismo lugar y en el mismo momento, interactúan de tal forma que ambas se destruyen y liberan energía normal", explica Hooper. Cree que este proceso suministra los rayos gamma observados por Fermi. El proceso también crearía grandes números de electrones y positrones en el núcleo de la Vía Láctea. Hooper y Linden creen que estas partículas interactúan con el campo magnético de la galaxia para producir una bruma de radiación - y han modelado es aspecto esperado que tendría este perfil de radiación. "Nuestro modelo cae de lleno en los datos de WMAP; están en un acuerdo notablemente bueno", comenta Hooper.
Algunos investigadores, sin embargo, creen que no es tan simple. "El centro galáctico es muy difícil de modelar; no sabemos mucho sobre el mismo. También existen controversias sobre la naturaleza del campo magnético de la Vía Láctea", explica Julien Lavalle, del Instituto de Física Teórica en Madrid. "Esto hace que sea muy difícil afirmar si la materia oscura es la responsable o no", añade.
También podría haber problemas con la masa de las WIMPs usadas por Hooper y Linden. Sus WIMPs pesan entre 7 y 9 GeV, que está en la línea de las posibles señales de materia oscura vistas en los detectores terrestres CoGeNT y DAMA/LIBRA. Sin embargo, hay un acalorado debate sobre la veracidad de estas detecciones. Es más, la última incorporación al debate ha visto cómo las señales de CoGeNT y DAMA/LIBRA recibían aún más críticas procedentes del experimento XENON100.
Defendiendo su rincón
Sin embargo, Hooper está preparado para defender su rincón. "Aún no esto completamente convencido del argumento de XENON100. Hay razones para pensar que debido a las propiedades atómicas del xenón [el elemento usado en el detector], una interacción de WIMPs a una energía tan baja no dejaría trazas observables", defiende.
Pero un trabajo reciente (arXiv:1104.0679) de Martin Winkler y Rofl Kappl de la Universidad Técnica de Múnich, ha puesta el tema bajo un mayor escrutinio. Si existe el sabor de las WIMPs de Hooper, entonces debería ser capturadas eficientemente por las estrellas, incluyendo el Sol. Su aniquilación en el Sol produciría neutrinos energéticos detectables desde la Tierra. Winkler y Kappl usaron el detector de neutrinos Super-Kamiokande para buscar tales neutrinos solares de alta energía. Hasta el momento la búsqueda no ha tenido resultados. "Podemos restringir sustancialmente el modelo de Hooper, pero no descartarlo", dice Winkler a physicsworld.com.
Hooper aún cree que está en el camino correcto, sin embargo. "Ni mi artículo ni ningún otro está afirmando que haya una señal clara de la materia oscura. Pero ciertamente, de todas las señales que han ido y venido con los años, este grupo [Fermi, WMAP, CoGeNT, DAMA/LIBRA] es el que encuentro, de largo, más convincente", dice.
Los hallazgos de Hooper y Linden se describen en Phys. Rev. D 83083517 y arXiv:1011.4520.