Un estudio sugiere que una nueva señal de rayos gamma podría ser la primera prueba directa de la materia oscura

Una extraña señal surge de la Vía Láctea

El centro galáctico suele ser el último lugar al que los astrónomos acuden en busca de física sutil. Es un nudo cegador de estrellas muertas, gas caliente y radiación ruidosa, una región donde las señales más delicadas se desvanecen en el caos de fondo. Así que, cuando un resplandor suave en forma de halo de rayos gamma de 20 GeV apareció en un nuevo análisis de datos satelitales, destacó de inmediato.

La firma proviene de más de una década de observaciones del Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi de la NASA. Tras contabilizar las fuentes conocidas —púlsares, restos de supernovas, interacciones de rayos cósmicos y la cegadora banda del plano galáctico—, un componente se negó a desaparecer. Y, para incomodidad de todos los implicados, se parece notablemente a lo que los modelos de materia oscura han predicho durante años.

Un misterio centenario con una nueva pista

La idea de la materia oscura se remonta a principios del siglo XX, cuando los astrónomos se dieron cuenta de que las galaxias giraban mucho más rápido de lo que permitía su masa visible. Algo invisible —y significativamente más pesado— proporcionaba la gravedad faltante. Las décadas posteriores reforzaron el argumento: las lentes gravitacionales, la dinámica de los cúmulos, los mapas del fondo cósmico de microondas y las simulaciones de estructuras a gran escala apuntan a la misma conclusión.

Sin embargo, cada una de esas pruebas ha sido gravitacional. Nadie ha observado jamás que la materia oscura interactúe de ninguna otra forma. Por eso, una firma no gravitacional —especialmente en rayos gamma— sería transformadora.

Un halo de 20 GeV demasiado nítido para ser ignorado

El nuevo resultado proviene de Tomonori Totani, quien analizó datos de Fermi que abarcan aproximadamente cien grados alrededor del centro de la Vía Láctea. Su método fue conservador: restar los primeros planos, modelar los procesos conocidos y ver qué queda.

Lo que quedó fue un resplandor amplio y simétrico de fotones de alta energía, con un pico de unos 20 gigaelectronvoltios, exactamente donde muchos modelos de materia oscura predicen la emisión de partículas masivas de interacción débil (WIMP, por sus siglas en inglés) en proceso de aniquilación.

El patrón espacial importa. Este resplandor refleja la forma esperada del halo de materia oscura de la galaxia: suave, centrado en el núcleo y extendiéndose mucho más allá de las regiones dominadas por fuentes astrofísicas ordinarias. Los púlsares no producen esa geometría. Las interacciones de gas no se propagan tanto. Los restos de supernovas no son tan ordenados.

Es, en otras palabras, un patrón que no debería estar ahí a menos que algo inusual esté sucediendo.

Una partícula que encaja en los modelos casi demasiado bien

El espectro de energía es lo que elevó el resultado de "interesante" a "difícil de descartar". Los fotones observados se alinean estrechamente con los espectros producidos cuando WIMPs hipotéticas, con masas unas 500 veces superiores a la de un protón, se aniquilan en partículas conocidas como quarks fondo o bosones W.

Incluso la tasa de aniquilación estimada —inferida a partir del brillo del halo— se sitúa cómodamente dentro de las predicciones teóricas que han guiado este campo durante años.

Esa consistencia no prueba nada por sí sola, pero reduce las posibilidades. Los procesos astrofísicos conocidos tienen dificultades para reproducir la misma combinación de forma, pico de energía e intensidad.

Por qué sigue predominando la cautela

La investigación sobre la materia oscura ha pasado por su cuota de entusiasmo seguido de decepción. Señales aparentemente prometedoras —procedentes del centro galáctico, de galaxias enanas o de detectores de partículas— se han desvanecido ante el reanálisis, la mejora de los modelos o la obtención de mejores datos. Este caso podría ser otro igual.

Totani subraya que la interpretación debe ponerse a prueba de forma independiente. Modelos alternativos de primer plano podrían explicar el resplandor. Deben descartarse los efectos instrumentales. Incluso si la señal sobrevive a esos filtros, los investigadores querrán estudiar entornos similares donde las fuentes ordinarias de rayos gamma sean escasas.

Eso apunta a las galaxias enanas que orbitan la Vía Láctea: sistemas dominados por la materia oscura con un mínimo de ruido astrofísico. Si emiten una huella coincidente de 20 GeV, el caso se fortalecería considerablemente.

Un avance decisivo o el inicio de una búsqueda más aguda

Si el halo surge realmente de la aniquilación de materia oscura, marcaría la primera detección de una partícula más allá del modelo estándar de la física y el descubrimiento cosmológico más importante en décadas.

Si resulta ser un fenómeno astrofísico inexplicado, servirá de todos modos para refinar modelos y agudizar futuros sondeos. Cualquiera de los dos resultados hace avanzar el campo.

Por ahora, el halo de rayos gamma se sitúa en el incómodo espacio entre la intriga y la certeza: lo suficientemente convincente como para dar energía a los investigadores, lo suficientemente ambiguo como para exigir moderación. Pero tras un siglo persiguiendo una masa invisible, incluso un indicio provisional basta para que la búsqueda se sienta viva de nuevo.