23/06/2011 - Si la materia oscura llena el universo, ¿dónde está?

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Si la materia oscura llena el universo, los astrónomos deberían ver los rayos gamma que produce. Hasta ahora no se han materializado tales pruebas. Entre los eventos más dramáticos del universo están la muerte de las estrellas cuando colapsan para formar agujeros negros, y la colisión de agujeros negros entre sí. Estos eventos son tan violentos que sacuden el firmamento, generando ondas gravitatorias que oscilan por el cosmos. También generan enormes estallidos de neutrinos que a veces pueden captarse desde los telescopios gigantes de neutrinos en la Tierra.

Pero aunque estos eventos son fascinantes, no sólo porque casi con toda certeza implican una física más allá de nuestro conocimiento, son extremadamente difíciles de observar. Esto se debe a que los neutrinos y las ondas gravitatorias son notablemente tímidos.

 Los neutrinos normalmente pasan a través de la Tierra. De hecho, los astrónomos sólo han detectado una vez neutrinos más allá del Sistema Solar y eso fue hace casi 25 años durante una supernova conocida como SN1987A.

Pero los neutrinos son muy sociables en comparación con las ondas gravitatorias. Los físicos nunca han visto una onda gravitatoria, a pesar de gastar cientos de millones de dólares en máquinas diseñadas para ello.

Por suerte, hay una tercera forma de estudiar estos eventos extremos usando los rayos gamma, fotones de energía ultra-alta. El padre de todos los telescopios de rayos gamma es el Telescopio Espacial Fermi, que ha estado escrutando el cosmos desde la órbita baja de la Tierra desde hace tres años.

Por lo que, qué mejor momento para hacer recuento de sus hallazgos, dicen Luca Baldini del Instituto Nacional Italiano para Física Nuclear en Pisa, y algunas colegas. Estos chicos representan la colaboración internacional que hay tras Fermi, por lo que deberían saber algo.

Fermi tiene una visión única del universo. A través de sus ojos, el cielo arde con una luz constante y difusa de rayos gamma. Aproximadamente el 70 por ciento de los mismos están generados por rayos cósmicos de alta energía que impactan en materia de nuestra galaxia. El resto procede de más allá, de procesos que aún no comprendemos.

Superpuesto a este fondo, Fermi también ve estallidos ocasionales de rayos gamma procedentes de eventos violentos que están, aunque brevemente, entre los más brillantes del universo. Estos espectáculos de fuegos artificiales son nuestra ventana a las condiciones más extremas del cosmos.

Estos estallidos de rayos gamma se cree que liberan el equivalente energético a la masa de nuestro Sol en un solo segundo, probablemente cuando estrellas gigantes colapsan para formar agujeros negros o cuando colisionan agujeros negros o estrellas de neutrones.

Fermi, hasta el momento, ha visto varios cientos de estos estallidos en energías que se extienden seis órdenes de magnitud, siendo el más alto un evento del 10 de mayo de 2009 que produjo fotones con una energía de 31 GeV, el máximo observado en el espacio.

No se sabe exactamente qué mecanismo crea una luz de tal energía, pero más datos seguramente serán de ayuda.

Fermi también está transformando nuestra comprensión de los núcleos galácticos activos: Los agujeros negros supermasivos en el centro de las galaxias. Combinando las observaciones de Fermi de las llamaradas procedentes de estos objetos con observaciones en otras longitudes de onda, los astrónomos han demostrado que sea cual sea el mecanismo que genera los rayos gamma, también genera otra luz.

Pero los resultados más controvertidos de Fermi tratan de la materia oscura. La idea es que las partículas de materia oscura deberían aniquilarse produciendo rayos gamma. Esto debería producir líneas de rayos gamma en frecuencias específicas, pero Fermi no ha encontrado pruebas de ello.

Más pruebas llegan desde las galaxias enanas, que no son fácilmente observables en la parte visible del espectro debido a que están compuestas principalmente de materia oscura. Pero Fermi debería ser capaz de captar los rayos gamma que genera esta materia oscura. Hasta el momento se han observado pocas pruebas de esto y Baldini y compañía publicarán pronto estas pruebas negativas.

Ésta es una prueba tentadora que físicos y astrónomos por igual están aún digiriendo. Su tarea es calcular si las pruebas están ahí y Fermi no puede verlas o si no están en absoluto.

La visión del universo de Fermi es una forma única de estudiar la materia oscura, que proporciona un contrapunto fascinante de los experimentos terrestres. Esto es algo que merece la pena ser vigilado.

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