La detección hace más de una década por el Telescopio Espacial Fermi de Rayos Gamma 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 equipodirigido 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 del 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 podíanhan sido producidas por lo que se denominan partículas masivas de interacción débil, teorizadas más popularmente como materia oscura.
Al eliminar estas partículas, cuya destrucción podría generar energías de hasta 300 gigaelectronvoltios, dicen los autores del artículo, han impuesto las restricciones más fuertes hasta ahora sobre las propiedades de la materia oscura.
"Durante 40 años aproximadamente, el candidato principal para la materia oscura entre los físicos de partículas fue una partícula térmica, de interacción débil y de escala débil, y este resultado por primera vez descarta ese candidato hasta partículas de muy alta masa".dijo el coautor Kevork Abazajian, profesor de física y astronomía de la UCI.
"En muchos modelos, esta partícula varía de 10 a 1000 veces la masa de un protón, y las partículas más masivas son menos atractivas teóricamente como partícula de materia oscura", agregó el coautor Manoj Kaplinghat, también profesor de física yastronomía. "En este artículo, estamos eliminando los candidatos a materia oscura en el rango favorecido, lo cual es una gran mejora en las restricciones 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, la desviación de los rayos cósmicos del gas molecular y, más notablemente, las estrellas de neutrones y los púlsares de milisegundos, como fuentes de exceso de gammarayos detectados por el telescopio espacial Fermi.
"Observamos todos los diferentes modelos que se llevan a cabo en el Centro Galáctico, incluido el gas molecular, las emisiones estelares y los electrones de alta energía que dispersan fotones de baja energía", dijo el coautor Oscar Macias, un académico postdoctoral en físicay 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 reunir todos estos nuevos y mejores modelos y examinar las emisiones,descubriendo que queda poco espacio para la materia oscura ".
Macías, quien también es investigador postdoctoral en el Centro GRAPPA de la Universidad de Ámsterdam, agregó que este resultado no habría 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 analizar el exceso de emisiones, y sus conclusiones se mantuvieron sin cambios. "Uno tendría que crear un modelo de emisión difusa que deje 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 la materia oscura se representaría en una forma esférica o elíptica ordenada emanando 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 unestructura triaxial en forma de barra.
"Si miras el Centro Galáctico, ves que las estrellas están distribuidas 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 limita el tipo de partícula que podría ser la materia oscura. Las múltiples líneas de evidencia de la materia oscura en la galaxia son sólidasy no se ve afectado por nuestro trabajo ".
Lejos de considerar que los hallazgos del equipo son desalentadores, Abazajian dijo que deberían alentar a los físicos a enfocarse en conceptos distintos a los más populares.
"Hay muchos candidatos alternativos a la materia oscura", dijo. "La búsqueda se parecerá más a una expedición de pesca en la que aún no se sabe dónde están los peces".
También contribuyeron a este proyecto de investigación, que contó con el apoyo de la National Science Foundation, la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía de EE. UU. Y la Iniciativa del Centro Internacional de Investigación Mundial Premier de Japón, Ryan Keeley, quien obtuvo un doctorado en física& astronomía en la UCI en 2018 y ahora se encuentra en el Instituto de Astronomía y Ciencias Espaciales de Corea, y Shunsaku Horiuchi, un ex becario postdoctoral de la UCI en física y astronomía que ahora es profesor asistente de física en Virginia Tech.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Irvine . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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