Hay un brillo extraño en el centro de nuestra galaxia, y no es lo que pensábamos que era

El centro de la Vía Láctea está brillando. Sí, hay un gran agujero negro chonkin ‘allí, y es una región muy energética, pero hay un brillo adicional de rayos gamma de alta energía, por encima y más allá de la actividad que conocemos, y es algo que aún no se ha explicado.

Este resplandor se llama Exceso de GeV del Centro Galáctico (GCE), y los astrónomos han estado tratando de averiguarlo durante años. Una explicación muy debatida es que el resplandor podría teóricamente ser producido por la aniquilación de materia oscura – pero la nueva investigación es un clavo en el ataúd de esa idea.

En una serie de modelos exhaustivos que incluyen desarrollos recientes en la simulación de la protuberancia galáctica y otras fuentes de emisión de rayos gamma en el centro galáctico, un equipo de astrofísicos ha descartado la aniquilación de materia oscura como fuente del resplandor.

Este hallazgo, dice el equipo, da materia oscura menos espacio para esconderse – imponer restricciones más fuertes a sus propiedades que podrían ayudar en búsquedas futuras.

“Durante unos 40 años, el candidato principal para la materia oscura entre los físicos de partículas fue una partícula térmica, de interacción débil y de escala débil”. dijo el astrofísico Kevork Abazajian de la Universidad de California Irvine (UCI).

“Este resultado descarta por primera vez a ese candidato a partículas de muy alta masa”.

La CME se notó por primera vez hace poco más de una década, cuando la Telescopio espacial de rayos gamma Fermi comenzó a inspeccionar la región. Los rayos gamma son las ondas electromagnéticas de mayor energía del Universo y son producidos por los objetos más intensos, como púlsares de milisegundos, estrellas de neutrones, estrellas de neutrones en colisión, agujeros negrosy supernovas.

El problema fue que, cuando llegó el momento de analizar las observaciones de Fermi, después de restar todas las fuentes conocidas de rayos gamma, terminamos con un resplandor de rayos gamma en el corazón de la Vía Láctea que no se pudo explicar.

En el espacio, cuando encuentras algo que no se puede explicar, tiene sentido intentar emparejarlo con otras cosas que no se pueden explicar, como la materia oscura. Este es el nombre que le damos a la masa invisible que agrega gravedad al Universo.

Podemos detectar la materia oscura indirectamente, porque las cosas se mueven de manera diferente a cómo deberían si solo las cosas visibles tuvieran un efecto, pero no sabemos qué es en realidad.

Sin embargo, aunque no podemos detectar la materia oscura directamente, es posible que produzca radiación que podamos ver.

Si tipos de partículas de materia oscura llamadas partículas masivas de interacción débil, o WIMP, chocaran entre sí, como las colisiones en aceleradores de partículas, se aniquilarían entre sí, explotando en una lluvia de otras partículas, incluidos fotones de rayos gamma. Tales colisiones se han propuesto como un mecanismo potencial que produce la CME.

Sin embargo, varios estudios no han encontrado evidencia de colisiones WIMP, pero este nuevo artículo es un paso adelante, dicen los autores.

“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”. dijo el astrofísico de la UCI Manoj Kaplinghat.

“En este documento, estamos eliminando los candidatos a materia oscura en el rango favorecido, lo que es una gran mejora en las limitaciones que ponemos sobre las posibilidades de que sean representativas de la materia oscura”.

Durante tres años, el equipo reunió una amplia gama de escenarios de modelado de rayos gamma para el centro galáctico y su protuberancia: el grupo de estrellas muy compacto concentrado alrededor del centro. Incluían todas las fuentes que podían tener en sus manos: formación de estrellas, burbujas de Fermi, interacciones de rayos cósmicos con gas molecular y estrellas de neutrones y milisegundos. púlsares.

Descubrieron que, una vez que habían tenido en cuenta todo, quedaba muy poco espacio para la aniquilación de WIMP. Entre todas estas fuentes de rayos gamma, “no hay un exceso significativo en el GC que pueda atribuirse a la aniquilación de DM”. los investigadores escriben en su artículo.

Investigaciones anteriores han descubierto que la distribución de rayos gamma en el centro galáctico también es incompatible con la aniquilación de la materia oscura. Si los WIMP fueran los culpables, la distribución sería suave, pero en cambio, los fotones de rayos gamma son distribuido en grupos como esperaría encontrar de fuentes puntuales, como estrellas.

La distribución de estrellas en el bulbo, según la nueva investigación, también es inconsistente con la presencia de materia oscura adicional.

Eso no quiere decir que la materia oscura en nuestro centro galáctico no pueda ser de algún tipo hipotético, masivo o débilmente interactivo. El equipo acaba de descartar los de una masa comúnmente buscada, y algo más. El equipo señala que sus hallazgos todavía favorecen fuertemente un origen astrofísico para la GCE.

“Nuestro estudio limita el tipo de partícula que podría ser la materia oscura”. Kaplinghat dijo. “Las múltiples líneas de evidencia de la materia oscura en la galaxia son sólidas y no se ven afectadas por nuestro trabajo”.

Lo que significa que tendremos que pensar mucho más fuera de la caja para encontrarlo.

La investigación ha sido publicada en Revisión física D.



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