Señales procedentes de Andrómeda se asocian con la materia oscura

La señal de rayos gamma es similar a la vista por Fermi en el centro de nuestra propia galaxia de la Vía Láctea. Los rayos gamma son la forma de luz más elevada, producida por los fenómenos más energéticos del universo. Son comunes en galaxias como la Vía Láctea, porque los rayos cósmicos, partículas que se mueven cerca de la velocidad de la luz, producen rayos gamma cuando interactúan con las nubes de gas interestelar y la luz de las estrellas.

Sorprendentemente, los últimos datos de Fermi muestran que los rayos gamma de Andrómeda, también conocida como M31, están confinados en el centro de la galaxia en lugar de extenderse a lo largo. Para explicar esta distribución inusual, los científicos proponen que la emisión puede venir de varias fuentes indeterminadas. Una de ellos podría ser materia oscura, una sustancia desconocida que compone la mayor parte del universo.

"Esperamos que la materia oscura se acumule en las regiones más internas de la Vía Láctea y otras galaxias, por lo que encontrar una señal tan compacta es muy emocionante", dijo el científico Pierrick Martin, astrofísico del Instituto de Astrofísica y Planetología en Toulouse, Francia. "M31 será una clave para entender lo que esto significa tanto para Andrómeda como para la Vía Láctea".

Un artículo que describe los resultados aparecerá en un próximo número de The Astrophysical Journal.

Otra posible fuente de esta emisión podría ser una rica concentración de pulsares en el centro de M31. Estas estrellas de neutrones que giran pesan tanto como el doble de la masa del sol y están entre los objetos más densos del universo. Una cucharadita de materia de estrella de neutrones pesaría mil millones de toneladas en la Tierra. Algunos pulsares emiten la mayor parte de su energía en los rayos gamma.

Debido a que M31 está a 2,5 millones de años luz de distancia, es difícil encontrar pulsares individuales. Para probar si los rayos gamma vienen de estos objetos, los científicos pueden aplicar lo que saben acerca de los púlsares de observaciones en la Vía Láctea a nuevas radiografías y observaciones de radio de Andrómeda.

Ahora que Fermi ha detectado una firma de rayos gamma similar tanto en M31 como en la Vía Láctea, los científicos pueden usar esta información para resolver misterios dentro de ambas galaxias. Por ejemplo, M31 emite pocos rayos gamma de su disco grande, donde la mayoría de las estrellas se forman, indicando menos rayos cósmicos que vagan por allí.

Debido a que los rayos cósmicos suelen estar relacionados con la formación de estrellas, la ausencia de rayos gamma en las partes externas de M31 sugiere que la galaxia produce rayos cósmicos de manera diferente, o que pueden escapar de la galaxia más rápidamente. El estudio de Andrómeda puede ayudar a los científicos a entender el ciclo de vida de los rayos cósmicos y cómo está conectado con la formación estelar.

"No comprendemos completamente los roles que los rayos cósmicos juegan en las galaxias o cómo viajan a través de ellos", dijo Xian Hou, astrofísico de Yunnan Observatories de la Academia China de Ciencias de Kunming, China. "M31 nos permite ver cómo los rayos cósmicos se comportan bajo condiciones diferentes a las de nuestra propia galaxia".

El descubrimiento similar tanto en la Vía Láctea como en M31 significa que los científicos pueden usar las galaxias como modelos entre sí cuando hacen observaciones difíciles. Mientras que Fermi puede hacer observaciones más sensibles y detalladas del centro de la Vía Láctea, su vista es parcialmente oscurecida por la emisión del disco de la galaxia. Pero los telescopios ven a Andrómeda desde un punto de vista exterior imposible de alcanzar en la Vía Láctea.

"Nuestra galaxia es tan similar a Andrómeda, que realmente nos ayuda a ser capaces de estudiarla, porque podemos aprender más sobre nuestra galaxia y su formación", dijo la coautora Regina Caputo, investigadora en el Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland.

Mientras que más observaciones son necesarias para determinar la fuente del exceso de rayos gamma, el descubrimiento proporciona un punto de partida emocionante para aprender más sobre ambas galaxias, y quizás sobre la naturaleza aún elusiva de la materia oscura.

"Todavía tenemos mucho que aprender sobre el cielo de rayos gamma", dijo Caputo. "Cuanta más información tengamos, más información podríamos poner en los modelos de nuestra propia galaxia".