Un equipo de la Universidad de Tokio asegura haber encontrado una señal que podría corresponder, por primera vez, a materia oscura observada de forma directa gracias al telescopio espacial de rayos gamma Fermi de la NASA. Si esa huella energética se confirma como auténtica, no solo resolvería un rompecabezas cósmico de casi un siglo, sino que obligaría a replantear partes clave del modelo estándar de la física de partículas.
Una señal inesperada en el corazón de la Vía Láctea
Los investigadores japoneses han analizado los datos más recientes del Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi y aseguran haber detectado rayos gamma con una energía de 20 gigaelectronvoltios, es decir, unos 20.000 millones de electronvoltios por fotón, una cifra extraordinariamente alta. Esa emisión aparece distribuida en una especie de halo alrededor del centro de la Vía Láctea, con una forma que recuerda mucho a la que los modelos teóricos atribuyen al halo de materia oscura que envolvería nuestra galaxia.
El estudio, publicado en la revista Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, plantea que esta estructura de rayos gamma no encaja fácilmente con los fenómenos astronómicos más habituales ni con otras fuentes conocidas de alta energía. De ahí que el equipo defienda que podría tratarse, por fin, de la firma luminosa de algo que, por definición, no emite luz: la escurridiza materia oscura.
La materia oscura, un problema que viene de lejos
La idea de que en el universo hay “algo” invisible que pesa más de lo que vemos no es nueva. Ya en la década de 1930, el astrónomo suizo Fritz Zwicky observó que algunas galaxias se movían mucho más rápido de lo que su masa visible permitía explicar. Desde entonces, la hipótesis de la materia oscura se ha convertido en una pieza central para entender por qué las galaxias no se deshacen y cómo se mantiene la estructura a gran escala del cosmos.
El problema es que, a pesar de su peso teórico, nadie había conseguido detectarla directamente. Lo único que se tenía hasta ahora eran efectos indirectos: su influencia gravitatoria sobre la materia normal, la forma en que curva la luz o la manera en que condiciona el movimiento de estrellas y galaxias. La materia oscura, según la imagen dominante, estaría formada por partículas que no interactúan con la fuerza electromagnética, de modo que no absorben, ni reflejan, ni emiten radiación. En otras palabras, son invisibles para nuestros telescopios tradicionales.
WIMP, aniquilaciones y fotones de alta energía
Entre las múltiples teorías que intentan describir qué es la materia oscura, una de las más populares apuesta por partículas masivas de interacción débil, conocidas como WIMP por sus siglas en inglés. Serían más pesadas que los protones, apenas interactuarían con la materia normal, pero cuando dos de ellas colisionan se aniquilarían, liberando otras partículas, entre ellas fotones de rayos gamma muy energéticos.
El equipo del profesor Tomonori Totani, del Departamento de Astronomía de la Universidad de Tokio, sostiene que la señal que han visto encaja justo con este escenario. El espectro de energía observado coincide con lo que se espera de la aniquilación de WIMP hipotéticas con una masa aproximadamente 500 veces la de un protón. Además, la frecuencia de esas supuestas aniquilaciones, estimada a partir de la intensidad de los rayos gamma medidos, se sitúa dentro del rango previsto por los modelos teóricos.
De confirmarse, no sería un simple ajuste fino de parámetros: implicaría que la materia oscura está compuesta por un tipo de partícula que no aparece en el modelo estándar actual de la física de partículas. Totani lo resume con contundencia: sería la primera vez que la humanidad “ve” materia oscura, y eso representaría un salto enorme tanto para la astronomía como para la física fundamental.
Un posible golpe al modelo estándar… con mucha letra pequeña
El modelo estándar lleva décadas describiendo con éxito el comportamiento de las partículas conocidas y tres de las cuatro fuerzas fundamentales. Pero da por sentado que la materia oscura es algo que queda fuera de su catálogo. Si la señal registrada por Fermi se confirma como emisión de materia oscura, se obtendría la primera pista experimental sólida de que falta al menos una partícula en ese esquema, con todo lo que eso conlleva para la física de altas energías.
Sin embargo, aunque el estudio apunta alto, está lejos de ser la última palabra. El propio Totani insiste en que las observaciones deben ser sometidas a análisis independientes por otros grupos. Antes de cantar victoria, habrá que descartar con mucho más detalle que esa estructura de tipo halo no pueda explicarse por otras fuentes de rayos gamma menos exóticas, desde poblaciones de objetos astrofísicos hasta procesos todavía mal caracterizados en el entorno del centro galáctico.
Lo que falta por comprobar
El siguiente paso lógico será buscar señales similares en otros escenarios donde se acumula materia oscura. El artículo cita, por ejemplo, la posibilidad de observar emisiones de rayos gamma con la misma energía procedentes de galaxias enanas que orbitan dentro del halo de la Vía Láctea. Estas pequeñas galaxias son objetivos privilegiados porque contienen mucha materia oscura y relativamente pocas fuentes de rayos gamma “normales”, lo que facilitaría separar la señal del ruido.
Para llegar a ese punto hará falta acumular más datos y afinar aún más los modelos. Solo entonces se podrá decidir si estamos realmente ante la primera detección directa de materia oscura o ante una fluctuación estadística disfrazada de revolución científica. De momento, el hallazgo abre una puerta sugerente: la de que una partícula invisible, perseguida durante casi cien años, haya empezado por fin a dejar un rastro medible en nuestros instrumentos.
En cualquier caso, el mensaje que deja este trabajo es claro: el universo sigue teniendo reservas de sorpresa, y la materia oscura continúa siendo uno de los mejores lugares donde buscar la próxima gran sacudida para la física.