Una posible prueba directa de materia oscura

Desde hace casi un siglo, el universo nos ha planteado uno de sus mayores misterios: la materia oscura. Se trata de un concepto que fue propuesto en la década de 1930 por Fritz Zwicky y que se definió como algo parecido a una sustancia invisible. Es así porque notaron que las galaxias se movían demasiado rápido con respecto a la masa que tenían. Fue en los años 70 cuando Vera Rubin confirmó que las galaxias espirales giraban como si tuvieran una inmensa masa oculta a su alrededor. Se postuló que existiría una masa no visible que genera una atracción gravitatoria. Pero no había una prueba directa de materia oscura.

Esta materia no emitiría, absorbería ni reflejaría la luz. Así pues, sería invisible a los instrumentos creados por el ser humano. Hoy se estima que tan solo el 5 % de la materia del universo es la materia ordinaria, es decir, la que podemos medir. El restante, el 95 %, está compuesto por materia oscura (27 %) y energía oscura (68 %). Ahora, un nuevo estudio sugiere que podríamos haber vislumbrado por primera vez una prueba directa de materia oscura. Esto representaría un punto de inflexión en la ciencia.

Prueba directa de materia oscura por aniquilación

Debido a que la materia oscura no es invisible, la única forma de ver su existencia es si al interactuar con la luz o con la materia produce algo detectable. Es decir, actualmente se detecta de manera indirecta.

Una de las principales teorías que intentan explicar la materia oscura propone que está formada por partículas masivas de interacción débil. Se las conoce como WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles). La teoría sugiera que cuando dos WIMPs colisionan, se aniquilan mutuamente. En este proceso se liberarían otras partículas. Entre ellas estarían los fotones de rayos gamma, que es la luz más energética conocida. La clave está en detectar un estallido de rayos gamma emitido por una fuente no conocida. Entonces, podría ser una prueba directa de materia oscura.

El telescopio Fermi y su gran hallazgo

El astrónomo Tomonori Totani de la Universidad de Tokio es el líder de esta investigación. Se dedicó a analizar quince años de datos del telescopio espacial de rayos gamma Fermi, de la NASA.

Totani enfocó su búsqueda en el halo galáctico de la Vía Láctea. Eligió ese lugar porque ahí se encuentra la vasta burbuja de materia oscura que rodea nuestra galaxia. Es cierto que se cree que ahí la materia oscura es más débil que en el centro. Sin embargo, la zona del halo está más limpia de fuentes de ruido que podrían interferir. Como curiosidad, también se conocen galaxias que no tienen materia oscura (Montes, 2020).

Tres señales que apuntan a la prueba directa de materia oscura

Los análisis que hizo el equipo de científicos revelaron un brillo misterioso que cumple con tres características que se adaptan a un evento de aniquilación de materia oscura:

1. Forma: La emisión de rayos gamma se extiende en una estructura grande y esférica. Coincide estrechamente con la forma esperada de un halo de materia oscura.
2. Energía: El pico de energía de estos rayos gamma se midió en 20 gigaelectronvoltios. Es un valor que está en el rango predicho para la aniquilación de WIMPs.
3. Masa: Si la señal es real, las observaciones sugieren que estas WIMPs serían partículas elementales unas quinientas veces más masivas que el protón.

Según Totani, no se conocen otros fenómenos astronómicos conocidos que puedan explicar tan fácilmente este patrón de emisión de rayos gamma. Si esto se confirmase, sería la primera vez que la humanidad tendría una prueba directa de materia oscura. Esto tendría consecuencias ya que sugeriría la existencia de una nueva partícula que no forma parte del actual Modelo Estándar de la física de partículas. Además, desde hace un tiempo también se conocen otras posibles interacciones con la materia oscura (Barkana, 2018).

El camino a seguir

Este hallazgo es un paso adelante. Pero como ya dijo Pierre Simon Laplace y popularizó Carl Sagan: «afirmación extraordinarias requieren evidencias extraordinarias». Por ello, la comunidad científica ha llamado a la cautela.

Expertos como los profesores Kinwah Wu y Justin Read señalan que se requiere mucha más investigación. Así se podrán descartar otras explicaciones como la existencia de procesos astrofísicos desconocidos o emisiones que puedan imitar la señal de la materia oscura.

Será determinante una verificación independiente. Es decir, que otros equipos analicen los datos y busquen el mismo patrón de rayos gamma en otras regiones. Si el patrón se repite y se confirma, el brillo de 20 GeV pasará de ser una pista a una evidencia. Se podrá hablar entonces del descubrimiento de la naturaleza de la materia oscura.

Artículos científicos relacionados

Barkana, R. et al (2018). Possible interaction between baryons and dark-matter particles revealed by the first stars. Nature, 555, pp 71-74 DOI: 10.1038/nature25791 (Ver).

Montes, M. et al (2020). The Galaxy «Missing Dark Matter» NGC 1052-DF4 is Undergoing Tidal Disruption. The Astrophysical Journal, 904 114 (2020). DOI: 10.3847/1538-4357/abc340 (Ver).

Totani, T. et al (2025). 20 GeV halo-like excess of the Galactic diffuse emission and implications for dark matter annihilation. Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, 11. DOI: 10.1088/1475-7516/2025/11/080 (Ver).

Referencias

• Study claims to provide first direct evidence of dark matter. The Guardian (Ver).
• Dark Matter May Have Finally Been Detected in Our Galaxy’s Glow. ScienceAlert (Ver).
• Scientists may have finally ‘seen’ dark matter for the 1st time. Space.com (Ver).