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Artículo publicado el 18 de marzo de 2016 en el CERN

Un exceso de rayos gamma a energías de pocos GeV detectado hace tiempo podría ser un buen candidato a señal de materia oscura (CERN Courier April 2014 p13). Dos años más tarde, un par de artículos de investigación refutan esta interpretación demostrando que el exceso de fotones detectado por el Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi no está distribuido tan equitativamente como se esperaría de una aniquilación de materia oscura. En lugar de esto, el agrupamiento revela una población de fuentes puntuales sin resolver, probablemente púlsares de milisegundo.

Mapa de rayos gamma de Fermi

Mapa de rayos gamma de Fermi

Se cree que la Vía Láctea está incrustada en un halo de materia oscura con un gradiente de densidad que aumenta hacia el centro galáctico. La región central de nuestra galaxia, por tanto, es un objetivo principal para encontrar una señal electromagnética de aniquilación de la materia oscura. Si la materia oscura está hecha de WIMPs más pesadas que los protones, tal señal aparecería de forma natural en la banda de energía de los GeV. Una emisión difusa de rayos gamma detectada por el satélite Fermi, y con propiedades compatibles con un origen en la materia oscura, creó la esperanza en los últimos años de detectar finalmente esta esquiva forma de materia más directamente que sólo a través de los efectos gravitatorios.

Dos estudios independientes publicados en Physical Review Letters descartan ahora esta interpretación. Usando métodos diferentes de análisis estadístico, ambos equipos encontraron que el exceso de rayos gamma emitido desde el centro galáctico no está distribuido como se esperaría de la materia oscura. Ambos hallaron pruebas de una población de fuentes puntuales no resueltas en lugar de una distribución uniforme.

El estudio, dirigido por Richard Bartels de la Universidad de Amsterdam, en los Países Bajos, usa una transformación ondulatoria de las imágenes de rayos gamma de Fermi. La técnica consiste en una convolución del mapa de recuento de fotones con un kernel ondulatorio con una forma similar a un sombrero mexicano, con una anchura afinada cerca de la resolución angular de Fermi de 0,4° en la banda de energía relevante de 1–4 GeV. La distribución de la intensidad de los picos ondulatorios derivados se halló que era inconsistente con lo que se espera de un origen verdaderamente difuso de la emisión. La distribución sugiere, en lugar de esto, que todo el exceso de la emisión se debe a una población de fuentes puntuales mayormente no detectadas con características que encajan con las de los púlsares de milisegundos.

Estos resultados se corroboran en otro estudio liderado por Samuel Lee del Instituto Broad en Cambridge y la Universidad de Princeton. Este equipo estadounidense usó un nuevo método estadístico – llamado ajuste de plantilla no Poissoniano – para estimar la contribución de fuentes puntuales no resueltas para el exceso de emisión de rayos gamma en el centro galáctico. Los resultados del equipo predicen una nueva población de cientos de fuentes puntuales ocultas bajo el umbral de detección de Fermi. La posibilidad de detectar los más brillantes en los próximos años con observaciones de seguimiento confirmarían esta predicción.

En la próxima década, nuevas instalaciones en frecuencias de radio serán capaces de detectar cientos de nuevos púlsares de milisegundo en la región central de la Vía Láctea. Esto descartaría definitivamente la interpretación de la materia oscura del exceso de GeV observado por Fermi. Mientras tanto, la búsqueda hacia la identificación de la naturaleza de la materia oscura seguirá en marcha, pero poco a poco, las posibilidades se reducen.

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