<pre>Los científicos usan la Vía Láctea para buscar materia oscura

Durante décadas, los científicos han estado buscando materia oscura, un material invisible que no interactúa con la luz pero que impregna todo nuestro universo. Y una señal proveniente de una galaxia cercana detectada en un estudio de 2014 les dio a los científicos la esperanza de que esta fuera la evidencia buscada durante mucho tiempo para la materia oscura.

Algunos modelos actuales predicen que las partículas de materia oscura se descomponen lentamente en materia ordinaria, un proceso que produciría débiles emisiones de fotones que los telescopios de rayos X podrían detectar. Y en 2014, los científicos detectaron una emisión de rayos X de una galaxia en una búsqueda de materia oscura, ya que se sabe que la materia oscura se acumula alrededor de las galaxias.

Los investigadores piensan que la emisión, conocida como la “línea de 3.5 keV” (keV significa kilo-electronvoltios), probablemente esté hecha de neutrinos estériles, que durante mucho tiempo se pensó como un candidato para la materia oscura, dijo a Space.com el coautor del estudio Chris Dessert, de la Universidad de Michigan.

Los neutrinos estériles son partículas hipotéticas que son un pariente cercano del neutrino, una partícula subatómica neutra con una masa muy cercana a cero. Se liberan en reacciones nucleares como las de las plantas nucleares en la Tierra y en el sol. Debido a que la pequeña cantidad de masa en los neutrinos no puede explicarse por el Modelo Estándar de física de partículas, algunos piensan que los neutrinos estériles podrían formar esta masa misteriosa que en realidad es materia oscura.

Pero en este nuevo estudio de objetos en la Vía Láctea, que analizó una montaña de datos en bruto durante los últimos 20 años a partir del XMM-Newton telescopio de rayos X espacial, los investigadores encontraron evidencia de que esta señal vista en el estudio de 2014 no provenía de la materia oscura. De hecho, al buscar materia oscura con su nueva técnica, no vieron la señal en absoluto. Sin embargo, esto no descarta que los neutrinos estériles sean un fuerte candidato para la materia oscura, dijeron los investigadores.

Para llegar a esta conclusión, los investigadores buscaron la línea de 3.5 keV en el cielo. Como vivimos en el halo de materia oscura de la Vía Láctea, cualquier observación realizada a través del halo debe tener materia oscura.

Entonces, cuando el equipo no encontró rastros de una línea de 3.5 keV en los datos, determinaron que “la línea de 3.5 keV no se debe a la materia oscura”, dijo Dessert.

Ahora, si bien la firma de 3.5 keV es causada probablemente por neutrinos estériles, esto podría parecer descartar la partícula hipotética como candidato para la materia oscura. Pero aún es posible que diferentes neutrinos estériles en masa, que no emitieran la misma señal, pudieran explicar el material esquivo.

“Incluso si considera que esta evidencia es convincente, que esa línea de 3.5 keV no está necesariamente allí o no es necesariamente materia oscura, eso no excluye a los neutrinos estériles como candidatos a la materia oscura. Todavía hay muchas masas diferentes que los neutrinos estériles podrían tener y aún podrían constituir toda o parte de la materia oscura en el universo”

Kerstin Pérez, profesora asistente de física en Massachusetts Instituto de Tecnología que no participó en este estudio

Nuevas técnicas de caza de materia oscura

Si bien Dessert admitió que fue bastante decepcionante que los investigadores no observaran una línea de 3.5 keV, la técnica que desarrollaron podría impulsar la búsqueda del material esquivo.

“Si bien este trabajo, desafortunadamente, arroja agua fría sobre lo que podría haber sido la primera evidencia de la naturaleza microscópica de la materia oscura, abre un enfoque completamente nuevo para buscar materia oscura, lo que podría conducir a un descubrimiento en un futuro cercano. En el pasado, la gente decía: ‘Bueno, veamos una parte del cielo que tiene una gran cantidad de materia oscura y veamos si vemos (materia oscura) allí'”

Ben Safdi, profesor asistente de física en la Universidad de Michigan, en un comunicado.

Pero, con la técnica de este equipo, que es similar a una técnica que utiliza Pérez en su propio trabajo, usan nuestro lugar en el universo para su ventaja porque, “si esta señal realmente es materia oscura, debería estar en todo el cielo con algo de intensidad variable porque vivimos dentro del halo de materia oscura “.

“Creo que es una forma realmente emocionante de pensar en estas búsquedas porque te permite usar esencialmente todo el cielo”, agregó Pérez. “Anteriormente estábamos tomando instantáneas del cielo y mirándolas por separado”.

Si bien mirar a través del halo oscuro de la Vía Láctea en busca de esta firma, ayudó al equipo a determinar que la señal no provenía de la materia oscura, sí tenía beneficios adicionales. “Mirando a través del halo de materia oscura en la Vía Láctea, en realidad no estás perdiendo ninguna sensibilidad”, dijo Dessert.

“Las técnicas anteriores son básicamente que apuntas tu telescopio de rayos X a un cúmulo de galaxias o simplemente a una galaxia que tiene un halo de materia oscura, y buscas la señal de descomposición de la materia oscura que aparecerá como una línea”. Agregó que, con su técnica en la que miran a través del halo de materia oscura de nuestra galaxia, pueden obtener mejores resultados en su búsqueda.

“El halo de materia oscura alrededor de nuestra galaxia está mucho más cerca de nosotros, y eso significa que es más probable que obtengas los fotones resultantes de la descomposición de la materia oscura en nuestra galaxia que si estás mirando algún cúmulo muy lejos”.

Postre agregó: “Esta técnica que hemos desarrollado se puede utilizar en otras búsquedas, por ejemplo, esta línea de 3.5 keV”.

Este trabajo fue publicado el 26 de marzo en la revista. Science.

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