El telescopio espacial Fermi, de la NASA, que puede captar rayos gamma, pudo haber encontrado la primera evidencia directa de la enigmática materia oscura, un misterio que los científicos llevan casi un siglo investigando.

Recordemos que fue en 1930 cuando el astrónomo suizo Fritz Zwicky, descubrió que algunas galaxias en el espacio se mueven a una velocidad superior a la que su masa les debería permitir. Esto le hizo pensar en la posible existencia la presencia de un andamiaje invisible que lo causaba: la materia oscura.

Los astrónomos creen que podría ser una sustancia invisible que se agrupa alrededor de las galaxias y forma una red cósmica a través del universo, pero no se sabe si es real o de qué estaría compuesta.

Ahora, el profesor Tomonori Totani, astrofísico de la Universidad de Tokio, acaba de publicar un estudio en Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, donde presenta lo que serían las primeras luces de la materia oscura a partir de datos del telescopio Fermi.

“Si esto es correcto, hasta donde sé, sería la primera vez que la humanidad ha ‘visto’ materia oscura. Y resulta que la materia oscura es una nueva partícula no incluida en el modelo estándar actual de física de partículas. Esto supone un gran avance en la astronomía y la física”, plantea.

¿Primera evidencia de la materia oscura?

La materia oscura no se puede ver de manera directa, pero los astrónomos la han observado indirectamente a través de sus efectos sobre la materia que sí es observable. Por ejemplo, su capacidad para generar suficiente fuerza gravitacional para mantener unidas a las galaxias.

La razón por la que no se puede observar directamente es que las partículas que la componen no interactúan con la fuerza electromagnética, lo que significa que no absorbe, refleja ni emite luz.

Existen varias teorías, pero muchos investigadores plantean la hipótesis de que la materia oscura está compuesta por partículas masivas de interacción débil (llamadas WIMP, por sus siglas en inglés), que son más pesadas que los protones, pero interactúan muy poco con la materia.

A pesar de esta falta de interacción, cuando dos WIMP colisionan, se predice que ambas partículas se aniquilarán mutuamente y liberarán otras partículas, incluyendo fotones de rayos gamma.

Durante años, los investigadores se centraron en regiones donde se concentra materia oscura, como el centro de la Vía Láctea, mediante observaciones astronómicas en busca de estos rayos gamma específicos.

Ahora, con los datos de Fermi, el profesor Totani cree haber detectado finalmente los rayos gamma específicos predichos por la aniquilación de partículas teóricas de materia oscura.

“Detectamos rayos gamma con una energía fotónica de 20 gigaelectronvoltios (o 20 mil millones de electronvoltios, una cantidad de energía extremadamente grande) que se extienden en una estructura similar a un halo hacia el centro de la Vía Láctea. El componente de emisión de rayos gamma se asemeja mucho a la forma esperada del halo de materia oscura“, asegura el astrofísico.

El espectro de energía observado, o rango de intensidades de emisión de rayos gamma, coincide con la emisión predicha a partir de la aniquilación de WIMP hipotéticos, con una masa aproximadamente 500 veces mayor que la de un protón. La frecuencia de aniquilación de WIMP estimada a partir de la intensidad de rayos gamma medida también se encuentra dentro del rango de las predicciones teóricas.

¿Qué tan correctos son los resultados?

Las conclusiones del estudio de Totani ahora deben ser verificadas por análisis independientes de otros investigadores. Además, se requerirán pruebas adicionales de que la radiación de tipo halo no proviene de otros fenómenos astronómicos.

Asimismo, pruebas adicionales de colisiones de WIMP en otros lugares con alta concentración de materia oscura, que comprueben que este tipo de radiación es, en efecto, el resultado de la aniquilación de materia oscura.

“Esto podría lograrse una vez que se recopilen más datos, y de ser así, proporcionaría evidencia aún más sólida de que los rayos gamma se originan en la materia oscura”, concluye.

Otros científicos han comentado los hallazgos de Totani. Miguel Ángel Sánchez Conde del departamento de Física Teórica de la Universidad Autónoma de Madrid y del Instituto de Física Teórica (IFT UAM-CSIC), coordinador científico de toda la Colaboración NASA Fermi-LAT entre 2023-2025 y coordinador de los grupos de trabajo de “Materia Oscura y Nueva Física” de las colaboraciones de rayos gamma Fermi-LAT (2014-16 y 2020-2022) y CTAO (2018-2020), se mostró optimista.

“El trabajo es, por tanto, de buena calidad y contiene abundantes checks que pueden reproducirse e interpretarse en un contexto de búsquedas de materia oscura en forma de WIMPs”, expresó en un comentario del Science Media Centre en España.

“De confirmarse, tendría unas repercusiones enormes tanto dentro de la comunidad como fuera de ella. Sería, sin duda, uno de los grandes descubrimientos en la historia de la ciencia“, planteó.

Sin embargo, advirtió que todavía no es posible afirmar que “es la primera vez que se ha visto la materia oscura”, como han titulado otros medios.

Referencia:

Tomonori Totani. 20 GeV halo-like excess of the Galactic diffuse emission and implications for dark matter annihilation. Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, 2025.