26 de mayo de 2020
27 de marzo de 2020

Sin rastro de materia oscura en señales de galaxias cercanas

Sin rastro de materia oscura en señales de galaxias cercanas
CHRISTOPHER DESSERT ET AL.

MADRID, 27 Mar. (EUROPA PRESS) -

Astrofísicos han descartado que la materia oscura sea responsable de misteriosas señales electromagnéticas observadas previamente desde galaxias cercanas. Había grandes esperanzas de que estas señales darían pruebas contundentes para ayudar a identificar la materia oscura.

La materia oscura, que compone el 85 por ciento del universo, no se puede observar directamente porque no absorbe, refleja o emite luz, pero los investigadores saben que existe debido al efecto que tiene sobre otra materia. Necesitamos materia oscura para explicar las fuerzas gravitacionales que mantienen unidas a las galaxias, por ejemplo.

Los físicos han sugerido que la materia oscura es un primo estrechamente relacionado del neutrino, llamado neutrino estéril. Los neutrinos, partículas subatómicas sin carga y que rara vez interactúan con la materia, se liberan durante las reacciones nucleares que tienen lugar dentro del sol. Tienen una pequeña cantidad de masa, pero esta masa no se explica por el Modelo Estándar de Física de Partículas. Los físicos sugieren que el neutrino estéril, una partícula hipotética, podría explicar esta masa y también ser materia oscura.

Los investigadores deberían poder detectar el neutrino estéril porque es inestable, dice Ben Safdi, coautor y profesor asistente de física en la Universidad de Michigan. Se descompone en neutrinos ordinarios y radiación electromagnética. Para detectar la materia oscura, entonces, los físicos escanean las galaxias para buscar esta radiación electromagnética en forma de emisión de rayos X.

En 2014, un trabajo seminal descubrió un exceso de emisión de rayos X de galaxias y cúmulos de galaxias cercanos. La emisión parecía ser consistente con la que surgiría de la descomposición de la materia oscura de neutrinos estériles, dijo Safdi.

Ahora, un metaanálisis de datos sin procesar tomado por el telescopio de rayos X espacial XMM-Newton de objetos en la Vía Láctea durante un período de 20 años no ha encontrado evidencia de que el neutrino estéril sea lo que comprende la materia oscura. Sus resultados se publican en la revista Science.

"Este artículo y trabajos de seguimiento de 2014 confirmaron que la señal generó una gran cantidad de interés en las comunidades de astrofísica y física de partículas debido a la posibilidad de saber, por primera vez, exactamente qué materia oscura hay a nivel microscópico", dijo Safdi . "Nuestro hallazgo no significa que la materia oscura no sea un neutrino estéril, pero significa que, al contrario de lo que se afirmó en 2014, no hay evidencia experimental hasta la fecha que apunte a su existencia".

Los telescopios de rayos X basados ??en el espacio, como el telescopio XMM-Newton, apuntan a entornos ricos en materia oscura para buscar esta débil radiación electromagnética en forma de señales de rayos X. El descubrimiento de 2014 llamó a la emisión de rayos X la "línea de 3.5 keV" --keV significa kilo-electronvoltios-- debido a dónde apareció la señal en los detectores de rayos X.

El equipo de investigación buscó esta línea en nuestra Vía Láctea utilizando 20 años de datos de archivo tomados por el telescopio espacial de rayos X XMM-Newton. Los físicos saben que la materia oscura se acumula alrededor de las galaxias, por lo que cuando los análisis anteriores observaron galaxias cercanas y cúmulos de galaxias, cada una de esas imágenes habría capturado alguna columna del halo de materia oscura de la Vía Láctea.

El equipo utilizó esas imágenes para mirar la parte "más oscura" de la Vía Láctea. Esto mejoró significativamente la sensibilidad de los análisis anteriores en busca de materia oscura de neutrinos estériles, dijo Safdi. "Dondequiera que miremos, debería haber algún flujo de materia oscura del halo de la Vía Láctea", dijo el coautor Nicholas Rodd del Laboratorio Berkeley, debido a la ubicación de nuestro sistema solar en la galaxia. "Explotamos el hecho de que vivimos en un halo de materia oscura" en el estudio.

Christopher Dessert, coautor del estudio, investigador de física y doctorando en Michigan, dijo que los cúmulos de galaxias donde se ha observado la línea de 3,5 keV también tienen grandes señales de fondo, que sirven como ruido en las observaciones y pueden dificultar la identificación de señales específicas que pueden estar asociadas con la materia oscura.

"La razón por la que estamos mirando a través del halo de materia oscura galáctica de nuestra galaxia, la Vía Láctea, es que el fondo es mucho más bajo", dijo Dessert.

Por ejemplo, XMM-Newton ha tomado imágenes de objetos aislados como estrellas individuales en la Vía Láctea. Los investigadores tomaron estas imágenes y enmascararon los objetos de interés original, dejando ambientes prístinos y oscuros en los que buscar el resplandor de la descomposición de la materia oscura. La combinación de 20 años de tales observaciones permitió una sonda de materia oscura de neutrinos estériles a niveles sin precedentes.

Si los neutrinos estériles fueran materia oscura, y si su descomposición condujera a una emisión de la línea de 3.5 keV, Safdi y sus colegas investigadores deberían haber observado esa línea en su análisis. Pero no encontraron evidencia de materia oscura de neutrinos estériles.