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Los físicos ponen cerco a la materia oscura

Una señal de rayos gamma recogida por el telescopio Fermi podría deberse a la materia oscura, una sustancia que conforma el 80% de la materia del universo

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Recreación del telescopio Fermi en órbita terrestre / NASA

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Es posible que el bosón de Higgs no haya sido el único gran descubrimiento para la física que trajo 2012. En abril de este año, Christoph Weniger, un investigador del Instituto Max Planck de Física de Munich, publicó un artículo en Arxiv en el que anunciaba lo que podía ser una señal de materia oscura. Si se confirmase, se convertiría en uno de los grandes hallazgos del siglo porque, desde que el suizo Fritz Zwicky propusiese en 1933 la existencia de este tipo de materia invisible, nadie ha sido capaz de atrapar una partícula de esta misteriosa sustancia. A pesar de que constituye más del 80% de la materia del universo.

Una explicación de esta dificultad para detectar su presencia es que, muy probablemente, la materia oscura está compuesta por WIMPs (partículas masivas que interactúan débilmente, de sus siglas en inglés). Estas partículas se relacionan con la gravedad y afectan a los movimientos de las galaxias o las estrellas, que se comportarían de un modo distinto si solo tuviesen la masa que vemos, pero no emiten ni reflejan radiación electromagnética, como la luz o los rayos X, que sirve para estudiar casi todos los fenómenos cósmicos. Por eso, para cazar a un sujeto tan escurridizo los físicos han recurrido a métodos indirectos y sofisticados.

Uno de estos métodos consiste en buscar los restos de choques entre estas partículas, que cuando colisionan entre ellas producen rayos gamma. Estos rayos se pueden detectar gracias a instrumentos como el telescopio Fermi, que lleva cuatro años en órbita recogiendo estas señales que llegan desde distintos puntos del cosmos. Weniger tomó estos datos, disponibles para toda la comunidad científica, y buscó rayos que procediesen de las regiones del firmamento donde se considera que hay una mayor concentración de materia oscura, como sucede en el centro de la galaxia. Después, buscó en las señales de rayos gamma excesos que no se pueden explicar con otras fuentes conocidas que también producen estos rayos. Y los encontró.

“Es como si estuviésemos escuchando la radio en una zona en la que la señal es muy mala y hubiese mucho ruido de fondo, pero en ese ruido de fondo, creemos que hemos escuchado, aunque muy tenue, una voz”, explica Torsten Bringmann, el investigador de la Universidad de Hamburgo que ha colaborado con Weniger sobre sus observaciones. Desde que se anunció el hallazgo, ha habido un intenso debate en torno a la posibilidad de que la señal sea o no materia oscura, porque no tiene la nitidez suficiente, pero Bringmann, que visitó Madrid esta semana para discutir este asunto en el Xmas Workshop del Instituto de Física Teórica (UAM/CSIC), cree que, aunque débil, “esta señal tiene todas las propiedades esperadas, viene de los lugares de donde tiene que venir y cuadra con el modelo teórico”. “Tendría que haber un fallo en el telescopio que no conocemos o una fluctuación estadística extraña para que lo que vemos no sea materia oscura”, añade.

Detección desde Namibia

Los miembros del equipo del telescopio Fermi han confirmado la señal, pero la perciben aún más débil y seguirán acumulando datos y conocimiento sobre el satélite para tratar de comprobar qué produce ese misterioso exceso en los rayos gamma. No obstante, según Bringmann, la confirmación de la caza de la materia oscura podría llegar en los próximos meses desde Namibia, donde comenzó a funcionar en agosto el telescopio HESS. Si no, habrá que esperar al lanzamiento al espacio de un telescopio con mayor capacidad que Fermi, el Gamma 400, que tiene previsto comenzar sus observaciones en 2018.

La detección directa de la materia oscura sería un hito de grandes dimensiones para la física. “Sería la primera partícula más allá del Modelo Estándar de física de partículas [que se completó con el descubrimiento del bosón de Higgs en el LHC] y sería la primera que se encuentra en el espacio y no dentro de un acelerador”, explica Bringmann. El hallazgo abriría, en definitiva, un nuevo mundo de exploración para la física y es posible que esa nueva era esté a la vuelta de la esquina.


REFERENCIA

'Gamma Ray Signals from Dark Matter: Concepts, Status and Prospects' DOI: 10.1016/j.dark.2012.10.005


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