Un resplandor de rayos gamma podría ser la primera prueba de que la materia oscura existe

Desde hace más de una década, los astrónomos observan un extraño brillo de rayos gamma procedente del centro de la Vía Láctea. Nadie sabía con certeza qué lo producía. Ahora, un nuevo estudio de la Universidad Johns Hopkins podría haber resuelto el enigma —y con ello, dar el primer indicio real de la existencia de la materia oscura, una de las mayores incógnitas del universo.

El equipo, liderado por el profesor Joseph Silk, ha detectado evidencias convincentes de que este exceso de radiación podría ser consecuencia de colisiones entre partículas de materia oscura. Los resultados, publicados el 16 de octubre en la revista Physical Review Letters, sugieren que este fenómeno —conocido como el Exceso de Rayos Gamma del Centro Galáctico (Galactic Center GeV Excess)— encaja perfectamente con lo que los modelos teóricos predicen para una galaxia dominada por materia oscura.

“La materia oscura domina el universo y mantiene unidas las galaxias. Es extremadamente importante, y estamos constantemente buscando formas de detectarla”, explicó Silk. “Los rayos gamma, y en particular el exceso que observamos en el centro de la galaxia, podrían ser nuestra primera pista tangible”.

Simulaciones que reescriben el mapa invisible de la galaxia

Para desentrañar el misterio, los investigadores recurrieron a simulaciones de supercomputadora sin precedentes, capaces de recrear la distribución de materia oscura en la Vía Láctea con un detalle nunca antes alcanzado.

A diferencia de estudios anteriores, el modelo de Johns Hopkins incluyó la compleja historia de formación de la galaxia, teniendo en cuenta cómo pequeñas proto-galaxias colisionaron y se fusionaron durante los primeros mil millones de años del universo. Este enfoque permitió generar mapas tridimensionales ultrarrealistas de dónde debería concentrarse la materia oscura en la actualidad.

Al superponer esos mapas con las observaciones del telescopio espacial Fermi de la NASA, el resultado fue sorprendente: las zonas donde el modelo predecía más colisiones de materia oscura coincidían casi exactamente con las regiones donde se observa el exceso de rayos gamma.

Este ajuste estadístico alcanzó una significancia de 40 sigma, un nivel tan alto que descarta prácticamente el azar. “Es una de las señales más fuertes que hemos tenido jamás de la materia oscura”, afirmaron los autores del estudio.

El hallazgo también descarta la necesidad de recurrir a teorías más especulativas. Según los investigadores, las colisiones entre partículas de materia oscura —probablemente WIMPs (partículas masivas débilmente interactivas)— podrían liberar energía en forma de fotones gamma, produciendo exactamente el patrón observado.

Pulsars o materia oscura: una batalla cósmica

No obstante, el origen del resplandor sigue siendo objeto de debate. Hasta ahora, existían dos explicaciones principales para el exceso de rayos gamma:

1. Colisiones de partículas de materia oscura en el halo central de la galaxia.

2. Emisiones de púlsares de milisegundo, estrellas de neutrones que giran a gran velocidad y emiten radiación periódica.

El nuevo trabajo no descarta la segunda opción, pero sí la debilita. Las simulaciones del equipo de Silk mostraron que, para explicar los datos con la hipótesis de los púlsares, sería necesario suponer la existencia de muchos más púlsares de los que se han observado realmente en el centro galáctico.

Por el contrario, el modelo de materia oscura reproduce con gran precisión tanto la intensidad como la forma esférica del resplandor gamma. En palabras del equipo, “la hipótesis de los púlsares requeriría ajustes poco realistas, mientras que la materia oscura encaja de manera natural”.

El resultado no es definitivo, pero sí marca la primera vez que una simulación cosmológica coherente reproduce las observaciones del Fermi con tal exactitud.

La búsqueda de la materia oscura entra en una nueva fase

La investigación llega en un momento clave. Tras décadas de experimentos en laboratorios subterráneos sin resultados concluyentes, la detección directa de la materia oscura sigue siendo esquiva. Esto convierte al exceso de rayos gamma en la evidencia más prometedora hasta ahora.

Se estima que la materia oscura constituye el 85 % de toda la materia del universo, pero no emite ni refleja luz, y solo puede inferirse a través de su influencia gravitatoria. Si las colisiones de estas partículas realmente producen rayos gamma, estaríamos ante la primera “firma energética” directa de su existencia.

El siguiente paso lo dará el Cherenkov Telescope Array (CTA), el telescopio de rayos gamma más avanzado jamás construido, cuya inauguración está prevista para finales de 2026. Con su resolución y rango energético ampliados, el CTA podrá distinguir si las señales provienen de púlsares de alta energía o de colisiones de materia oscura de baja energía.

“Es posible que los nuevos datos confirmen una de las dos teorías”, señaló Silk. “O quizás no encontremos nada, lo que haría el misterio aún más profundo”.

Un universo que se deja entrever por su sombra

El descubrimiento también tiene implicaciones filosóficas y cosmológicas profundas. Durante casi un siglo, la materia oscura ha sido una presencia invisible pero necesaria para explicar por qué las galaxias no se desintegran por su propia rotación. Sin embargo, su naturaleza sigue siendo completamente desconocida: no interactúa con la luz ni con las fuerzas electromagnéticas, solo con la gravedad.

De confirmarse que el resplandor gamma proviene de aniquilaciones de materia oscura, estaríamos ante una revolución en la física moderna, comparable al descubrimiento del bosón de Higgs. Validaría décadas de modelos teóricos y abriría la puerta a una nueva rama experimental: la astronomía de materia oscura.

“Llevamos décadas buscando un indicio”, explicó Silk. “Quizás este sea el primero. Si logramos confirmar que la materia oscura puede brillar —aunque sea fugazmente—, cambiará nuestra comprensión del cosmos para siempre”.

El resplandor que podría cambiar la historia de la física

El exceso de rayos gamma del centro galáctico sigue brillando en el corazón de la Vía Láctea, como un faro cósmico de un universo invisible. Por ahora, su origen se mantiene envuelto en misterio. Pero los resultados del equipo de Johns Hopkins ofrecen algo que los científicos no habían tenido hasta ahora: una coincidencia empírica entre los modelos de materia oscura y la observación real.

Quizá, en ese brillo distante y persistente, se oculte la primera evidencia de lo que mantiene unidas las galaxias, el elemento invisible que forma la estructura del universo y, tal vez, la clave última de su destino.