La materia oscura es el arquitecto de la estructura cósmica a gran escala y el motor detrás de la rotación adecuada de las galaxias. Es una parte indispensable de la física de nuestro Universo y, sin embargo, los científicos aún no saben de qué está hecho. Los últimos datos de Planck sugieren que la sustancia misteriosa comprende el 26,2% del cosmos, por lo que es casi cinco veces y media más frecuente que la materia cotidiana normal. Ahora, cuatro investigadores europeos han insinuado que pueden tener un descubrimiento en sus manos: una señal en la luz de rayos X que no tiene una causa conocida, y puede ser evidencia de una interacción largamente buscada entre partículas, a saber, la aniquilación de la oscuridad. importar.
Cuando los astrónomos quieren estudiar un objeto en el cielo nocturno, como una estrella o galaxia, comienzan analizando su luz en todas las longitudes de onda. Esto les permite visualizar líneas oscuras estrechas en el espectro del objeto, llamadas líneas de absorción. Las líneas de absorción ocurren porque los elementos componentes de una estrella o galaxia absorben la luz a ciertas longitudes de onda, evitando que la mayoría de los fotones con esas energías lleguen a la Tierra. Del mismo modo, las partículas que interactúan también pueden dejar líneas de emisión en el espectro de una estrella o galaxia, líneas brillantes que se crean cuando se emiten fotones en exceso a través de procesos subatómicos como la excitación y la descomposición. Al observar de cerca estas líneas de emisión, los científicos generalmente pueden pintar una imagen robusta de la física que ocurre en otras partes del cosmos.
Pero a veces, los científicos encuentran una línea de emisión que es más desconcertante. A principios de este año, investigadores del Laboratorio de Física y Cosmología de Partículas (LPPC) en Suiza y la Universidad de Leiden en los Países Bajos identificaron un exceso de energía en la luz de rayos X proveniente tanto de la galaxia de Andrómeda como del cúmulo estelar de Perseo: una línea de emisión con una energía alrededor de 3.5keV. Ningún proceso conocido puede dar cuenta de esta línea; sin embargo, es consistente con los modelos teóricos neutrino estéril - una partícula que muchos científicos creen que es un candidato principal para la materia oscura.
Los investigadores creen que esta extraña línea de emisión podría resultar de la aniquilación o descomposición de estas partículas de materia oscura, un proceso que se cree que libera fotones de rayos X. De hecho, la señal parecía ser más fuerte en las regiones más densas de Andrómeda y Perseo y cada vez más difusa lejos del centro, una distribución que también es característica de la materia oscura. Además, la señal estaba ausente de las observaciones del equipo sobre el espacio profundo y vacío, lo que implica que es real y no solo un artefacto instrumental.
En una preimpresión de su artículo, los investigadores tienen cuidado de enfatizar que la señal en sí misma es débil según los estándares científicos. Es decir, solo pueden estar 99.994% seguros de que es un resultado verdadero y no solo una fluctuación estadística deshonesta, un nivel de confianza que se conoce como 4σ. (El estándar de oro para un descubrimiento en la ciencia es 5σ: un resultado que puede declararse "verdadero" con una confianza del 99.9999%) Otros científicos no están tan seguros de que la materia oscura sea una buena explicación después de todo. Según las predicciones hechas en base a mediciones del bosque Lyman-alpha, es decir, el patrón espectral de absorción de hidrógeno y emisión de fotones dentro de nubes de gas muy distantes y muy antiguas, cualquier partícula que pretenda ser materia oscura debería tener una energía superior a 10keV - más que el doble de energía de esta señal más reciente.
Como siempre, el estudio de la cosmología está lleno de misterios. Si esta línea de emisión en particular resulta ser evidencia de un neutrino estéril (y, por lo tanto, de materia oscura) o no, parece ser una señal de algún proceso físico que los científicos aún no entienden. Si las observaciones futuras pueden aumentar la certeza de este descubrimiento a los 5σnivel, los astrofísicos tendrán otro fenómeno más para tener en cuenta: una perspectiva emocionante, independientemente del resultado final.
La investigación del equipo ha sido aceptada en Physical Review Letters y se publicará en un próximo número.
