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Sin rastro de materia oscura en el fondo cósmico de rayos gamma

El análisis más preciso de las fluctuaciones en el fondo cósmico de rayos gamma hasta la fecha, no ha revelado rastro alguno de un aporte de partículas de materia oscura.
El estudio ha sido publicado por investigadores del Centro de Excelencia GRAPPA de la Universidad de Amsterdam, que utilizaron más de seis años de datos recogidos por el Fermi Large Area Telescope. La investigación, publicada en el último número de la revista Physical Review D, encontró dos clases de fuentes diferentes que contribuyen al fondo de rayos gamma.
Los rayos gamma son partículas de luz, o fotones, con la mayor energía en el universo y son invisibles para el ojo humano. Los emisores más comunes de los rayos gamma son blazares: agujeros negros supermasivos en los centros de las galaxias. En menor número, los rayos gamma son producidos por un tipo de estrellas llamadas púlsares y en grandes explosiones estelares tales como supernovas.
En 2008, la NASA lanzó el satélite Fermi para mapear el universo de rayos gamma con una precisión extrema. El Telescopio de Gran Área, montadp en el satélite Fermi, escanea desde entonces el cielo entero cada tres horas.
La mayoría de de los rayos gamma detectados se producen en nuestra propia galaxia (la Vía Láctea), donde el objetivo del telescopio Fermi logró detectar más de 3.000 fuentes extragalácticas. Sin embargo, estas fuentes individuales no son suficientes para explicar la cantidad total de fotones de rayos gamma procedentes de fuera de nuestra galaxia. De hecho, aproximadamente el 75% de ellos proceden de paradero desconocido.
Ya en la década de 1960, observatorios en órbita encontraron un fondo difuso de rayos gamma transmitidos desde todas las direcciones en el universo.
La fuente de este llamado fondo de rayos gamma isotrópico ha permanecido hasta ahora desconocido. Esta radiación podría ser producida por blazares sin identificar, u otras fuentes demasiado débiles para ser detectadas con el telescopio Fermi. Partes del fondo de rayos gamma también podrían sostener la huella digital de la buscada partícula de materia oscura, responsable del 80 por ciento de materia desaparecida en nuestro universo. Si dos partículas de materia oscura colisionan, se aniquilan y pueden producir una firma de fotones de rayos gamma.
Junto con sus colegas, Mattia Fornasa, físico de astropartículas en la Universidad de Amsterdam y autor principal del artículo, realiza un análisis exhaustivo de los rayos gamma mediante el uso de 81 meses de datos recogidos por el Large Area Telescope Fermi, muchos más datos y con una energía más grande clasificada que en estudios anteriores. Mediante el estudio de las fluctuaciones en la intensidad del fondo de rayos gamma, los investigadores fueron capaces de distinguir dos diferentes contribuciones al fondo de rayos gamma.
Una clase de fuentes de rayos gamma se necesita para explicar las fluctuaciones en las energías bajas (por debajo de 1 GeV) y otro tipo para generar las fluctuaciones a mayores energías. Las firmas de estos dos contribuciones es marcadamente diferente.
En su estudio, los investigadores sugieren que los rayos gamma en los rangos de alta energía son probablemente de blazares sin identificar. Sin embargo, parece mucho más difícil de localizar una fuente de las fluctuaciones con energías por debajo de 1 GeV. No se conoce ninguno emisor de rayos gamma con un comportamiento coherente con los nuevos datos.
Hasta la fecha, el telescopio Fermi no ha detectado indicación concluyente de la emisión de rayos gamma originaria de partículas de materia oscura. Además, este último estudio no mostró ninguna indicación de una señal asociada a la materia oscura. Fornasa y sus colegas llegaron a descartar de manera confiable algunos modelos de materia oscura que habrían producido una señal detectable.
"Nuestra medición complementa otras campañas de búsqueda que utilizaron rayos gamma para buscar la materia oscura y se confirma que hay poco margen para la emisión de rayos gamma inducida por materia oscura en el fondo de rayos gamma isotrópico", dice Fornasa.