Los datos que fueron analizados en el trabajo aquí descrito. Fluctuaciones en el fondo isotrópico de rayos gamma, basado en 81 meses de datos. Emisión de nuestra propia galaxia, la vía Láctea, está enmascarado en gris. Crédito:Mattia Fornasa, UvA / Grappa
Investigadores del Centro de Excelencia GRAPPA de la Universidad de Ámsterdam (UvA) acaban de publicar el análisis más preciso de las fluctuaciones en el fondo de rayos gamma hasta la fecha. Haciendo uso de más de seis años de datos recopilados por el Telescopio de Área Grande Fermi, los investigadores encontraron dos clases de fuentes diferentes que contribuyen al fondo de rayos gamma. No se encontraron rastros de una contribución de partículas de materia oscura en el análisis. El estudio colaborativo fue realizado por un grupo internacional de investigadores y se publica en la última edición de la revista Revisión física D .
Los rayos gamma son partículas de luz, o fotones, con la energía más alta del universo y son invisibles para el ojo humano. Los emisores más comunes de rayos gamma son los blazares:agujeros negros supermasivos en el centro de las galaxias. En menor número, Los rayos gammy también son producidos por cierto tipo de estrellas llamadas púlsares y en grandes explosiones estelares como las supernovas.
En 2008, la NASA lanzó el satélite Fermi para mapear el universo de rayos gamma con extrema precisión. El telescopio de área grande, montado en el satélite Fermi, ha estado tomando datos desde entonces. Escanea continuamente todo el cielo cada tres horas. La mayoría de los rayos gamma detectados se producen en nuestra propia galaxia (la Vía Láctea), pero el telescopio Fermi también logró detectar más de 3000 fuentes extragalácticas (según el último recuento realizado en enero de 2016). Sin embargo, estas fuentes individuales no son suficientes para explicar la cantidad total de fotones de rayos gamma provenientes del exterior de nuestra galaxia. De hecho, aproximadamente el 75% de ellos están desaparecidos.
Fondo isotrópico de rayos gamma
Ya a finales de la década de 1960, Los observatorios en órbita encontraron un fondo difuso de rayos gamma que fluían desde todas las direcciones del universo. Si tuvieras visión de rayos gamma, y miré al cielo, no habría ningún lugar que estuviera oscuro.
Hasta ahora se desconoce la fuente de este fondo de rayos gamma llamado isótropo. Esta radiación podría ser producida por blazares no resueltos, u otras fuentes demasiado débiles para ser detectadas con el telescopio Fermi. Partes del fondo de rayos gamma también podrían contener la huella digital de la ilustre partícula de materia oscura, una partícula hasta ahora no detectada responsable del 80% de la materia que falta en nuestro universo. Si dos partículas de materia oscura chocan, pueden aniquilar y producir una firma de fotones de rayos gamma.
Esta vista muestra todo el cielo en radiación de rayos gammy, a energías superiores a 1 GeV, basado en cinco años de datos del instrumento del Telescopio de Área Grande en el Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi de la NASA. Los colores más brillantes indican una emisión de rayos gamma más brillante. La gran banda brillante en el medio es la emisión de nuestra propia galaxia. Crédito:Colaboración NASA / DOE / Fermi LAT
Fluctuaciones
Junto con colegas, Dr. Mattia Fornasa, un físico de astropartículas en la UvA y autor principal del artículo, realizó un análisis extenso del fondo de rayos gamma utilizando 81 meses de datos recopilados por el Telescopio de Área Grande Fermi, muchos más datos y con un rango de energía más grande que en estudios anteriores. Al estudiar las fluctuaciones en la intensidad del fondo de rayos gamma, los investigadores pudieron distinguir dos contribuciones diferentes al fondo de rayos gamma. Se necesita una clase de fuentes de rayos gamma para explicar las fluctuaciones a bajas energías (por debajo de 1 GeV) y otro tipo para generar las fluctuaciones a mayor energía; las firmas de estas dos contribuciones son marcadamente diferentes.
En su artículo, los investigadores sugieren que los rayos gamma en los rangos de alta energía, desde unos pocos GeV hacia arriba, probablemente se originen en blazares no resueltos. Fornasa está llevando a cabo una investigación adicional sobre estas posibles fuentes, el investigador de la UvA Shin'ichiro Ando y sus colegas de la Universidad de Turín, Italia. Sin embargo, Parece mucho más difícil identificar una fuente de fluctuaciones con energías por debajo de 1 GeV. Ninguno de los emisores de rayos gamma conocidos tiene un comportamiento que sea consistente con los nuevos datos.
Restricciones sobre la materia oscura
Hasta la fecha, el telescopio Fermi no ha detectado ninguna indicación concluyente de emisión de rayos gamma proveniente de partículas de materia oscura. También, este último estudio no mostró indicios de una señal asociada con la materia oscura. Usando sus datos, Fornasa y sus colegas incluso pudieron descartar algunos modelos de materia oscura que habrían producido una señal detectable.
'Nuestra medición complementa otras campañas de búsqueda que utilizaron rayos gamma para buscar materia oscura y confirma que queda poco espacio para la emisión de rayos gamma inducida por materia oscura en el fondo isotrópico de rayos gamma, 'dice Fornasa.
