Archivo - May 28, 2025 - Space - This NASA/ESA Hubble Space Telescope image offers us the chance to see a distant galaxy now some 19.5 billion light-years from Earth (but appearing as it did around 11 billion years ago, when the galaxy was 5.5 billion lig - Europa Press/Contacto/ESA/Hubble/NASA - Archivo
MADRID 9 Abr. (EUROPA PRESS) -
La ausencia de una señal podría ser en sí misma una señal, según defiende un nuevo estudio liderado por el Laboratorio multimedia Sissa (Italia) publicado en el 'Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (JCAP)', que pretende redefinir cómo buscamos la materia oscura, demostrando que no siempre es necesario encontrar las mismas "pistas" para interpretarla.
En concreto, el estudio sugiere que, incluso si observamos cierto tipo de señal en el centro de nuestra galaxia (un exceso de radiación gamma que podría resultar de la aniquilación de partículas de materia oscura), el hecho de no detectar la misma señal en otros sistemas, como las galaxias enanas, no es suficiente para descartar esta explicación.
De hecho, la materia oscura puede no consistir en una sola partícula, sino en múltiples componentes ligeramente diferentes, cuyo comportamiento varía dependiendo del entorno cósmico. En concreto, el estudio recalca, al respecto de la materia oscura, que sabemos que existe y es abundante, pero nunca la hemos observado directamente y, por lo tanto, aún desconocemos su naturaleza.
Durante décadas, ha sido objeto de gran interés para cosmólogos y astrofísicos que intentan comprenderla. Su presencia se infiere principalmente a partir de los efectos gravitacionales que ejerce sobre la materia visible, pero hasta el momento ninguna de las hipótesis propuestas ha recibido confirmación definitiva a partir de datos. Por consiguiente, la búsqueda continúa.
Muchos de los principales modelos de materia oscura la describen como compuesta de partículas. En algunos de estos escenarios, cuando dos partículas se encuentran, pueden aniquilarse, produciendo radiación de alta energía, como los rayos gamma, que los astrónomos intentan detectar.
"En este momento parece haber un exceso de fotones provenientes de una región aproximadamente esférica que rodea el disco de la Vía Láctea", explica Gordan Krnjaic, físico teórico del Laboratorio Nacional de Aceleradores Fermi (Fermilab) en Estados Unidos y uno de los autores del estudio.
Este exceso de fotones gamma observado por el Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi podría deberse a la aniquilación de materia oscura. Sin embargo, también existen explicaciones alternativas, según las cuales la emisión de rayos gamma sería producida por fuentes astrofísicas como una población de púlsares.
Para resolver esta cuestión, es necesario mirar hacia otro lado. "Si ciertas teorías sobre la materia oscura son ciertas, deberíamos verla en todas las galaxias, por ejemplo, en todas las galaxias enanas", sostiene Krnjaic.
Por otra parte, el trabajo recuerda que las galaxias enanas son sistemas muy pequeños y tenues, pero extremadamente ricos en materia oscura. Tienen muy poco ruido de fondo astrofísico (menos estrellas y menos radiación ordinaria) y, por lo tanto, representan entornos ideales para buscar señales "limpias".
Las teorías estándar que describen la materia oscura como compuesta de partículas generalmente predicen dos posibilidades sobre cómo se aniquilan estas partículas. En el caso más simple, la probabilidad de aniquilación es constante y no depende de la velocidad de las partículas: en este escenario, si observamos una señal en el centro de nuestra galaxia, también deberíamos esperar verla en otros sistemas ricos en materia oscura, como las galaxias enanas.
En el segundo caso, la probabilidad de aniquilación depende de la velocidad de las partículas. Dado que las partículas de materia oscura en las galaxias se mueven a velocidades muy bajas, este tipo de interacción hace que la aniquilación sea extremadamente rara y, por lo tanto, la señal es prácticamente invisible en todas partes.
Dentro de este marco, la ausencia de una señal en las galaxias enanas dificultaría la interpretación del exceso de radiación gamma observado en el centro de nuestra galaxia como resultado de la materia oscura.
Sin embargo, Krnjaic y sus colaboradores describen un escenario alternativo, más complejo, que podría explicar la ausencia de una señal en las galaxias enanas, manteniendo al mismo tiempo la interpretación de la señal observada en la Vía Láctea como un posible efecto de la materia oscura.
"Lo que intentamos señalar en este artículo es que podría existir un tipo diferente de dependencia ambiental, incluso si la probabilidad de aniquilación es constante en el centro de la galaxia", explica Krnjaic. "La materia oscura podría estar compuesta simplemente por dos partículas distintas, y estas dos partículas tendrían que encontrarse para aniquilarse".
La probabilidad de que los dos componentes de la materia oscura se encuentren y se aniquilen también dependería de la proporción entre estas dos partículas dentro de cada sistema astrofísico. Esta proporción podría ser diferente en galaxias como la nuestra, donde ambos tipos de partículas podrían estar presentes en proporciones similares, y en galaxias enanas, donde podría estar fuertemente desequilibrada. "De esta forma, se obtienen predicciones muy diferentes para las emisiones", señala Krnjaic.
Por lo tanto, el modelo propuesto por Krnjaic y sus colegas representa una alternativa más flexible al escenario estándar más simple, ya que permite la posibilidad de explicar la ausencia de una señal de rayos gamma en las galaxias enanas sin descartar un origen de materia oscura para la señal observada en la Vía Láctea.
En el futuro, el Telescopio de Rayos Gamma Fermi podría proporcionar datos más precisos sobre galaxias enanas (actualmente limitados), lo que ayudaría a esclarecer si estos sistemas emiten radiación gamma o no.
En principio, la observación de una señal sería compatible con una distribución similar de los dos componentes también en galaxias enanas, mientras que su ausencia podría sugerir que uno de ellos es menos abundante. Sin embargo, esta interpretación no es única y depende de factores astrofísicos adicionales, por lo que es necesario comparar el modelo con un mayor número de observaciones.