Ricardo Génova Santos, investigador del Instituto Astrofísico de Canarias
Uno de los últimos resultados derivados de los datos del satélite Planck parece confirmar la presencia de una intensa señal en microondas en el centro de la nuestra Galaxia, un fenómeno que algunos autores han interpretado como una evidencia, indirecta, de la presencia de materia oscura en esta zona.
Este satélite fue lanzado por la ESA en mayo de 2009, y en él participan diversos centros de investigación en Europa, algunos de ellos españoles, como el Instituto de Astrofísica de Canarias, el Instituto de Física de Cantabria o la Universidad de Granada. Desde entonces se encuentra realizando observaciones en distintas longitudes de onda (desde las microondas hasta el rango sub-milimétrico) de todo el cielo, con el objetivo principal de estudiar la emisión del Fóndo Cósmica de Microondas, una radiación que fue generada cuando el Universo tenía apenas 400,000 años, y a través de la cual se puede obtener importante información sobre los parámetros que describen su estructura y composición a gran escala. Sin embargo, estos mismos datos sirven para estudiar fenómenos locales (originados en nuestra Galaxia) que emiten en el mismo rango espectral, como el que es objeto del presente artículo. Estos resultados han sido plasmados en un artículo (arXiv:1208.5483) que ha sido enviado recientemente a publicación en la revista Astronomy & Astrophysics, y en el que participan científicos españoles de las instituciones anteriormente mencionadas.
Estos resultados vienen a confirmar la presencia de esta intensa señal localizada hacia el centro de nuestra Galaxia, que fue inicialmente detectada en el año 2004 en datos de WMAP, un satélite de la NASA que se encuentra en operación desde el año 2001. Los datos de Planck, no obstante, gracias a su mayor calidad y a su mayor cobertura espectral, han permitido extraer de manera más nítida esta señal, al poder separarla con más precisión de otras componentes presentes en los datos.
Esta emisión Galáctica ha suscitado un gran interés en los últimos años en la comunidad científica, debido a que sus características no concuerdan con ninguno de los fenómenos físicos conocidos que se originan en el medio interestelar. Tras varias propuestas iniciales, la explicación que se ha ido imponiendo es la de emisión sincrotrón, un mecanismo de radiación electromagnética que se origina por la interacción de electrones acelerados hasta muy altas velocidades con el campo magnético de nuestra Galaxia. Esta hipótesis se vio reforzada cuando hace dos años se encontró una contrapartida en rayos gamma, una radiación de mucha mayor energía, en los datos de Fermi, otro satélite de la NASA.
El problema está en que la pendiente del espectro de la señal detectada, que ha sido ahora medida por Planck con mayor precisión, no coincide con lo que se espera para la radiación sincrotrón cuando ésta es originada, como suele ser habitual, por electrones que han obtenido su energía a partir explosiones de supernova. En este caso, el espectro tiene una pendiente más plana, esto es, la intensidad de la radiación disminuye con la frecuencia de manera más suave. Para que esto ocurra es necesario la existencia de electrones mucho más energéticos, y los cálculos indican que esta energía no puede proceder de supernovas. Es por ello que es necesario identificar otros fenómenos que puedan originar estos electrones. Una de las posibilidades más atractivas es que provengan de la aniquilación de partículas de materia oscura, un tipo de materia que supone el 23% del contenido de materia y energía del Universo (sólo el 4% es visible) y que los astrónomos se esfuerzan desde hace tiempo en identificar. El fenómeno que ocurriría consistiría en la interacción de dos partículas de materia oscura, que darían lugar a un positrón y a un electrón. Los cálculos teóricos indican que los electrones generados tendrían la energía suficiente para generar la señal observada. Por otro lado, sabemos que hay grandes concentraciones de materia oscura en el centro de las galaxias, precisamente el lugar donde la señal ha sido detectada. Sin embargo, hay algunas características morfológicas de las observaciones de Fermi que no concuerdan con este modelo.
Por otro lado, hay otras hipótesis que han sido propuestas para el origen de estos electrones de alta energía, como por ejemplo la presencia de chorros astrofísicos generados por acreción de materia hacia un agujero negro en centro de la Galaxia, la presencia de vientos galácticos, o la existencia de un ritmo de producción de energía a partir de explosiones de supernova en nuestra Galaxia mayor del habitual. Todas estas explicaciones, al igual que la relacionada con la de la presencia de materia oscura, tienen sus pros y sus contras, y parece que ninguna, por sí sola, puede explicar las propiedades de la señal observada. Por otro lado, existe la posibilidad de que el origen real fuera una combinación de estos fenómenos. Por ello, aunque la posibilidad de la detección indirecta de materia oscura pudiera parecer la más atractiva, por sus implicaciones cosmológicas, parece claro que una confirmación de esta hipótesis requiere de datos más precisos, como los que puede producir Planck en el futuro, cuando se hayan recolectado más datos, u otros experimentos como Quijote-CMB, que es actualmente desarrollado en el Instituto de Astrofísica de Canarias, y que podría medir la polarización de esta señal, lo cual podría proporcionar importante información adicional.
