La extraña luminosidad gamma del centro de la Vía Láctea podría ser materia oscura

Investigadores de la Universidad de Viena y del Lawrence Berkeley National Laboratory aplicaron técnicas de machine learning para reexaminar uno de los misterios más debatidos de la astrofísica. Su enfoque se centró en el Galactic Center Excess (GCE), un tenue brillo esférico de rayos gamma que rodea el centro de la Vía Láctea. Durante más de diez años, los científicos han discutido qué produce esta señal inusual. Los nuevos hallazgos sugieren que la materia oscura sigue siendo una explicación viable y no puede ser descartada. El estudio fue publicado en Physical Review Letters.

El Galactic Center Excess (GCE) es un brillo amplio de rayos gamma que se extiende miles de años luz alrededor del núcleo de la Vía Láctea. Se han propuesto varias explicaciones posibles para su origen. Una de las hipótesis es que se debe a la autoaniquilación de la materia oscura, una forma hipotética de materia que compone gran parte de la masa del universo pero que nunca ha sido detectada directamente. Otra explicación principal involucra una gran población de pulsars de milisegundos, estrellas de neutrones que giran rápidamente y emiten radiación de alta energía.

A pesar de los años de estudio, los científicos no han llegado a un consenso sobre la causa de la señal. "Interpretar la señal es particularmente difícil porque el centro galáctico es una región excepcionalmente brillante y poblada del cielo gamma", explicó Florian List, autor del estudio y investigador de la Universidad de Viena.

El Machine Learning agrega una pieza faltante

Los análisis estadísticos previos generalmente favorecieron la explicación de los pulsars. Sin embargo, esos estudios pasaron por alto una fuente importante de información: la energía de cada fotón gamma detectado.

Para abordar esta limitación, el equipo de investigación desarrolló un sistema de machine learning entrenado con más de un millón de observaciones simuladas de rayos gamma. Por primera vez, el método evaluó simultáneamente tanto la distribución espacial de la señal como las energías de los fotones individuales.

Según los investigadores, incorporar datos sobre la energía de los fotones cambia significativamente los resultados. Estudios anteriores sugirieron que la señal provenía de fuentes de luz no resueltas, a menudo llamadas fuentes puntuales. El nuevo análisis indica que si tales fuentes puntuales son responsables, tendrían que ser extremadamente tenues.

"Nuestro nuevo análisis muestra que las fuentes tendrían que ser tan tenues que serían casi indistinguibles de la emisión esperada de la materia oscura aniquilante", comentó Nick Rodd, autor del estudio y científico del Lawrence Berkeley National Laboratory.

Los hallazgos también crean un desafío para la explicación de los pulsars. Si los pulsars de milisegundos producen el brillo, el estudio sugiere que debería haber al menos 35,000 de ellos concentrados en el centro de la Vía Láctea. Eso es mucho más que los pocos cientos a pocos miles de fuentes asumidas en algunos estudios anteriores.

La materia oscura sigue en la carrera

"El origen del Galactic Center Excess es uno de los debates más prolongados en astrofísica", dijo Florian List. "Nuestro trabajo no demuestra que la materia oscura sea responsable de la señal. Sin embargo, sugiere que aún es demasiado pronto para descartar esta posibilidad".

Los nuevos resultados debilitan uno de los argumentos más fuertes que se habían utilizado en contra de la explicación de la materia oscura. Aunque la investigación no proporciona evidencia directa de que la materia oscura esté generando el brillo gamma, sugiere que sigue siendo una posibilidad creíble.

Por ahora, la fuente del Galactic Center Excess sigue siendo desconocida, asegurando que uno de los misterios más perdurables de la astronomía continúe.