Este texto es una colaboración del Cuaderno de Cultura Científica con Next

El telescopio espacial de rayos gamma Fermi detectó recientemente rayos gamma de una intensidad inusitada provenientes del centro de la Vía Láctea, donde se cree que reside un agujero negro supermasivo (Sagitario A*). Dado que las fuentes conocidas no pueden producir una señal así, las hipótesis exóticas han empezado a aparecer.

Una de estas hipótesis con visos de verosimilitud es que los rayos gamma podrían originarse como resultado de la aniquilación de materia oscura del halo que envuelve a la Vía Láctea. Y es que, según algunas teorías, podrían existir los llamados “picos” de materia oscura, que se producirían por la enorme atracción gravitatoria del agujero negro, que comprimiría la materia oscura cercana creando zonas de alta densidad. Dentro de estos picos sería más probable que las partículas de materia oscura se aniquilasen, aumentando así la emisión de rayos gamma.

Para comprobar la consistencia de esta hipótesis Brian Fields, Stuart Shapiro y Jessie Shelton de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign (EE.UU.) han calculado la intensidad de la radiación de rayos gamma que podrían generar los picos de materia oscura. Los resultados, que los investigadores han publicado en Physical Review Letters, muestran que, en las circunstancias más plausibles, la señal sería mucho mayor que la observada por Fermi.

Estos datos llevan a dos conclusiones posibles: o bien la emisión de rayos gamma no se debe a la materia oscura, o el centro de la galaxia es mucho más diferente de lo que se supone en la mayoría de modelos galácticos habitualmente en uso.

Efectivamente, usando una amplia variedad de parámetros astrofísicos y modelos propuestos para la materia oscura, los investigadores calcularon que, si el agujero negro crecía convencionalmente (por acreción de materia en una singularidad originalmente pequeña) la señal que se podría esperar tenía que ser de al menos un orden de magnitud mayor que la detectada. Si se quiere mantener la hipótesis de la materia oscura como fuente de la emisión hay que presuponer una física mucho más exótica para el centro de la galaxia: por ejemplo, que Sagitario A* se hubiese formado por la fusión de dos agujeros negros, o que la estructura del pico se hubiese visto afectada por una población inusualmente densa de estrellas hasta el momento no detectadas.

En cualquier caso, estos rayos gamma ponen de manifiesto que aun desconocemos buena parte de la física que gobierna el centro de nuestra propia galaxia.

Referencia:

Brian D. Fields, Stuart L. Shapiro, and Jessie Shelton (2014) Galactic Center Gamma-Ray Excess from Dark Matter Annihilation: Is There a Black Hole Spike? Phys. Rev. Lett. 113, 151302 DOI: 10.1103/PhysRevLett.113.151302

Sobre el autor: César Tomé López es divulgador científico y editor de Mapping Ignorance