Cuando los astrofísicos observan el resplandor de rayos gamma de una galaxia fuera de la nuestra, todo lo que suelen ver es un punto pequeño porque la galaxia está muy lejos. Entonces, cuando una galaxia aparece como una mancha extendida, algo extraordinario debe estar sucediendo que podría ayudar a los investigadores a comprender mejor las propiedades del espacio profundo.

Ahora, científicos, incluidos investigadores del Laboratorio Nacional Acelerador SLAC del Departamento de Energía, han compilado el catálogo más detallado de tales manchas utilizando ocho años de datos recopilados con el Telescopio de Área Grande (LAT) en el Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi de la NASA. Las manchas incluidas 19 fuentes de rayos gamma que no se sabía que se extendieran antes, proporcionar información crucial sobre cómo nacen las estrellas, como mueren, y cómo las galaxias arrojan materia a billones de millas al espacio.

Curiosamente, aunque, Fueron las regiones cósmicas donde no encontraron manchas las que arrojaron nueva luz sobre dos ingredientes particularmente misteriosos del universo:la materia oscura, una forma invisible de materia seis veces más frecuente que la materia regular, y el campo magnético que impregna el espacio entre galaxias y cuyo origen se desconoce.

"Estos datos son muy interesantes porque nos permiten estudiar algunos de los procesos más fundamentales del universo, y potencialmente podrían llevarnos a descubrir una física completamente nueva, "dice la científica de la NASA Regina Caputo, uno de los líderes del reciente estudio de la colaboración internacional Fermi-LAT, que fue publicado en el Diario astrofísico .

Grupos de materia oscura

Una de las cosas que buscaron los investigadores fueron las manchas de rayos gamma asociadas con galaxias compañeras que orbitan nuestra Vía Láctea. Dado que el más débil de estos satélites contiene muy pocas estrellas, se cree que se mantienen unidos por la materia oscura.

Los científicos creen que la materia oscura podría estar formada por partículas llamadas WIMP, que emitirían rayos gamma cuando chocan y se destruyen entre sí. Una señal de gota de rayos gamma procedente de una galaxia satélite ultradelgada sería un fuerte indicio de que existen WIMPS.

"Nuestras simulaciones de formación de galaxias predicen que debería haber más galaxias satélite de las que hemos podido detectar en estudios ópticos, ", Dice Caputo." Algunos de ellos podrían ser tan débiles que solo podríamos verlos si produjeron rayos gamma debido a la aniquilación de la materia oscura ".

En el nuevo estudio, los investigadores de Fermi-LAT buscaron manchas de rayos gamma asociadas con esas galaxias satélite predichas. No encontraron ninguno. Pero incluso el hecho de que aparecieran con las manos vacías es un resultado importante:les permitirá, en estudios futuros, para definir la distribución de la materia oscura en los satélites de la Vía Láctea y la probabilidad de que los WIMP produzcan rayos gamma. También proporciona nueva información para modelos de evolución de galaxias.

Magnetismo cósmico débil

Los investigadores también utilizaron sus datos para obtener más información sobre la fuerza del campo magnético entre galaxias. que esperan sea una pieza importante del rompecabezas para determinar el origen del campo.

Para esta parte del estudio, el equipo examinó los blazares, galaxias activas que escupen chorros de plasma de alta velocidad en el espacio. La nave espacial Fermi puede detectar rayos gamma asociados con chorros que apuntan en la dirección de la Tierra.

Los blazares aparecen como fuentes puntuales, pero un mecanismo que involucra el campo magnético intergaláctico podría potencialmente hacer que parezcan fuentes extendidas, dice Manuel Meyer, miembro de Humboldt en el Instituto Kavli de Astrofísica y Cosmología de Partículas (KIPAC) y otro autor principal del estudio.

Los investigadores no encontraron manchas asociadas con blazares. De nuevo, esta no presentación fue información valiosa:permitió al equipo calcular que el campo magnético es al menos una décima parte de una millonésima milmillonésima de la fuerza del campo magnético de la Tierra. El límite superior del campo magnético, mil millones de veces más débil que el campo de la Tierra, ya se conocía.

El campo intergaláctico es más fuerte de lo que esperaban los investigadores, Meyer dice:y esta nueva información podría ayudarlos a descubrir si proviene de material derramado al espacio en tiempos recientes o si fue creado en procesos que ocurrieron en la historia cósmica anterior.

El magnetismo cósmico también podría tener vínculos con la materia oscura. En alternativa al modelo WIMP, Se propone que la materia oscura esté formada por partículas más ligeras llamadas axiones que podrían emerger de los rayos gamma (y convertirse de nuevo en ellos) en presencia de un campo magnético. "Para que eso ocurra, la intensidad del campo debería estar más cerca de su límite superior, aunque, "Meyer dice." Definitivamente es interesante tener en cuenta este mecanismo en nuestros estudios de materia oscura, y lo estamos haciendo ahora mismo dentro de la colaboración Fermi-LAT ".