La interpretación de un artista de la Vía Láctea muestra la distribución "cuadrada" de las estrellas en el Centro Galáctico. Un equipo de físicos dirigido por la UCI dijo en un estudio recientemente publicado que esta forma deja muy poco espacio para el exceso de radiación de la destrucción de partículas de materia oscura. Crédito:Oscar Macias para UCI
La detección hace más de una década por parte del Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi de un exceso de radiación de alta energía en el centro de la Vía Láctea convenció a algunos físicos de que estaban viendo evidencia de la aniquilación de partículas de materia oscura. pero un equipo dirigido por investigadores de la Universidad de California, Irvine ha descartado esa interpretación.
En un artículo publicado recientemente en la revista Revisión física D , Los científicos y colegas de la UCI en el Instituto Politécnico de Virginia y la Universidad Estatal y otras instituciones informan que, a través de un análisis de los datos de Fermi y una serie exhaustiva de ejercicios de modelado, pudieron determinar que los rayos gamma observados no podrían haber sido producidos por lo que se denominan partículas masivas de interacción débil, más popularmente teorizado como materia oscura.
Al eliminar estas partículas, cuya destrucción podría generar energías de hasta 300 giga-electronvoltios, los autores del artículo dicen, han impuesto las limitaciones más fuertes hasta ahora sobre las propiedades de la materia oscura.
"Durante 40 años más o menos, el candidato principal para la materia oscura entre los físicos de partículas era un térmico, partícula de interacción débil y de escala débil, y este resultado por primera vez descarta ese candidato a partículas de muy alta masa, "dijo el coautor Kevork Abazajian, Catedrático de física y astronomía de la UCI.
"En muchos modelos, esta partícula varía de 10 a 1, 000 veces la masa de un protón, con partículas más masivas siendo teóricamente menos atractivas como partícula de materia oscura, ", agregó el coautor Manoj Kaplinghat, también profesor de física y astronomía de la UCI. "En este papel, estamos eliminando los candidatos a materia oscura en el rango preferido, lo cual es una gran mejora en las limitaciones que ponemos sobre las posibilidades de que sean representativas de la materia oscura ".
Abazajian dijo que las señales de materia oscura podrían verse desplazadas por otros fenómenos astrofísicos en el Centro Galáctico, como la formación de estrellas, deflexión de los rayos cósmicos de gas molecular y, más destacado, estrellas de neutrones y púlsares de milisegundos, como fuentes de exceso de rayos gamma detectados por el telescopio espacial Fermi.
"Observamos todos los diferentes modelos que se llevan a cabo en el Centro Galáctico, incluyendo gas molecular, Emisiones estelares y electrones de alta energía que dispersan fotones de baja energía, "dijo el coautor Oscar Macías, becario postdoctoral en física y astronomía en el Instituto Kavli de Física y Matemáticas del Universo de la Universidad de Tokio, cuya visita a la UCI en 2017 inició este proyecto. "Nos tomó más de tres años sacar todos estos nuevos, mejores modelos juntos y examinar las emisiones, descubriendo que queda poco espacio para la materia oscura ".
Esta representación de datos del Telescopio Espacial Fermi Gamma Ray después de su lanzamiento en 2008 muestra un exceso de radiación de alta energía en el Centro Galáctico de la Vía Láctea. Muchos físicos atribuyeron esto a la aniquilación de partículas de materia oscura que interactúan débilmente, pero un estudio dirigido por la UCI ha excluido esta posibilidad a través de una variedad de masas de partículas. Crédito:Oscar Macias para UCI
Macías, quien también es investigador postdoctoral en el Centro GRAPPA de la Universidad de Amsterdam, agregó que este resultado no hubiera sido posible sin los datos y el software proporcionados por la colaboración del Telescopio de Área Grande Fermi.
El grupo probó todas las clases de modelos utilizados en la región del Centro Galáctico para análisis de exceso de emisiones, y sus conclusiones se mantuvieron sin cambios. "Uno tendría que crear un modelo de emisión difusa que deja un gran 'agujero' en ellos para relajar nuestras limitaciones, y la ciencia no funciona de esa manera, "Dijo Macías.
Kaplinghat señaló que los físicos han predicho que la radiación de la aniquilación de materia oscura estaría representada en una forma esférica o elíptica ordenada que emana del Centro Galáctico. pero el exceso de rayos gamma detectado por el telescopio espacial Fermi después de su despliegue en junio de 2008 se muestra como un triaxial, estructura en forma de barra.
"Si miras el Centro Galáctico, ves que las estrellas se distribuyen de forma cuadrada, ", dijo." Hay un disco de estrellas, y justo en el centro, hay un bulto de unos 10 grados en el cielo, y en realidad es una forma muy específica, una especie de caja asimétrica, y esta forma deja muy poco espacio para materia oscura adicional ".
¿Esta investigación descarta la existencia de materia oscura en la galaxia? "No, ", Dijo Kaplinghat." Nuestro estudio restringe el tipo de partícula que podría ser la materia oscura. Las múltiples líneas de evidencia de la materia oscura en la galaxia son sólidas y no se ven afectadas por nuestro trabajo ".
Lejos de considerar desalentadores los hallazgos del equipo, Abazajian dijo que deberían alentar a los físicos a centrarse en conceptos distintos a los más populares.
"Hay muchos candidatos alternativos a la materia oscura, ", dijo." La búsqueda va a ser más como una expedición de pesca en la que aún no sabes dónde están los peces ".
