Parece una película pero es real: los científicos están a punto de confirmar que existe la materia oscura

La existencia de la materia oscura, que no se ve pero constituye aproximadamente el 27% del universo, podría estar a punto de confirmarse por parte de la comunidad científica con base en un estudio centrado en un resplandor difuso de rayos gamma detectado cerca del corazón de nuestra galaxia, la Vía Láctea.

Todo lo que podemos observar en el universo está formado por materia ordinaria, la cual se puede observar a través de distintos tipos de radiación, desde el infrarrojo hasta la luz visible y los rayos gamma. Sin embargo, la materia ordinaria representa apenas el 5% del cosmos. El resto está compuesto en gran medida por materia oscura y energía oscura, una fuerza aún más enigmática que se calcula constituye alrededor del 68% del universo.

Los científicos avanzan en la búsqueda de la materia oscura

Aunque la materia oscura no absorbe, refleja ni emite luz, los científicos están convencidos de su existencia debido a los efectos gravitacionales que ejerce en galaxias y cúmulos de galaxias. Su naturaleza invisible ha hecho que su detección directa sea extremadamente complicada, pero la  investigación sobre un exceso de rayos gamma detectado por el Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi ofrece una vía prometedora para su confirmación indirecta.

«Comprender la naturaleza de la materia oscura que impregna nuestra galaxia y todo el universo es uno de los mayores desafíos de la física. Nuestro principal hallazgo es que la hipótesis de la materia oscura se ajusta a los datos de rayos gamma al menos tan bien como la hipótesis alternativa de las estrellas de neutrones. Hemos incrementado las probabilidades de que la materia oscura haya sido detectada de forma indirecta», explicó Joseph Silk, de la Universidad Johns Hopkins en Maryland y del Instituto de Astrofísica de París / Universidad de la Sorbona, uno de los autores del estudio publicado en la revista Physical Review Letters.

«Como la materia oscura no emite ni bloquea la luz, solo podemos detectarla a través de sus efectos gravitacionales sobre la materia visible. A pesar de décadas de búsqueda, ningún experimento ha logrado detectar partículas de materia oscura de manera directa», añade el astrofísico y autor principal del estudio, Moorits Mihkel Muru, de la Universidad de Tartu y del Instituto Leibniz de Astrofísica de Potsdam.

El exceso de rayos gamma observado se encuentra en una región que se extiende a lo largo de los 7.000 años luz más internos de la Vía Láctea, situada a unos 26.000 años luz de la Tierra. Un año luz equivale a la distancia que recorre la luz en un año, lo que corresponde aproximadamente a 9,46 billones de kilómetros.

Los rayos gamma son la forma de radiación electromagnética de mayor energía y longitud de onda más corta, lo que los convierte en una gran aliada para estudiar fenómenos extremadamente energéticos en el universo. Pero, ¿por qué podrían estar vinculados a la materia oscura?

Dos posibles explicaciones

Los científicos han propuesto dos hipótesis para explicar este resplandor:

• Colisiones de partículas de materia oscura: esta explicación sugiere que el exceso de rayos gamma proviene de interacciones entre partículas de materia oscura concentradas en la región central de la galaxia. La simulación avanzada y los modelos teóricos muestran que estas colisiones producirían señales de rayos gamma idénticas a las observadas por el satélite Fermi.
• Emisión de púlsares de milisegundos: otra posibilidad es que los rayos gamma provengan de una población desconocida de púlsares de milisegundos, estrellas de neutrones extremadamente densas que giran cientos de veces por segundo y emiten radiación a través del espectro electromagnético. La acumulación de miles de estos objetos podría explicar el resplandor detectado sin necesidad de recurrir a la materia oscura.

La formación de la Vía Láctea

Se cree que nuestra galaxia se formó a partir de la colisión y fusión de grandes cantidades de materia oscura y materia ordinaria. Según Silk, «la materia ordinaria se enfrió y cayó hacia las regiones centrales, arrastrando consigo parte de la materia oscura. Una característica única de la hipótesis más simple sobre la materia oscura es que las partículas de esta materia serían su propia antipartícula y se aniquilarían por completo al colisionar»

Este mecanismo explicaría por qué los rayos gamma se podrían detectar hoy en día, ofreciendo una señal que podría confirmar su existencia.

Herramientas  para resolver el enigma

Los investigadores confían en que el Cherenkov Telescope Array Observatory, que actualmente se está construyendo en Chile y se considera el telescopio de rayos gamma más potente del mundo, pueda aportar una respuesta definitiva. De cumplirse las previsiones, este observatorio empezará a operar el próximo año 2026.

El desafío es enorme, pero los nuevos telescopios y simulaciones avanzadas acercan a la comunidad científica a una posible confirmación indirecta de su existencia. La Vía Láctea, formada a partir de la interacción entre materia ordinaria y materia oscura, sigue siendo una ventana abierta a lo desconocido.