En el corazón de la Vía Láctea, en una densa región de gas conocida como la Zona Molecular Central (CMZ), los científicos han estado desconcertados por un fenómeno extraordinario: las nubes de hidrógeno en esta área parecen estar ionizadas a un ritmo sorprendentemente elevado.

La hipótesis anterior sugería que esta ionización era causada por rayos cósmicos, potentes partículas de alta energía que zumban a través de la galaxia. Sin embargo, un nuevo estudio revela una teoría sorprendente: la materia oscura de baja masa podría ser la responsable de esta anomalía.

La investigación, publicada en la prestigiosa revista Physical Review Letters, sostiene que partículas ligeras de materia oscura podrían interactuar en el centro galáctico y generar electrones y positrones —la contraparte de antimateria de los electrones— explicando así la ionización observada en la CMZ.

Astrónomos ya habían advertido que el hidrógeno en la CMZ presenta propiedades ionizadas de forma anómala; el número de moléculas cargadas eléctricamente supera con creces los niveles que los modelos convencionales pueden explicar. En sus primeros estudios, se suponía que esta ionización era provocada por la colisión del gas con rayos cósmicos de baja energía, pero los cálculos revelaron que la radiación requerida para lograr tal ionización era extremadamente alta y difícil de justificar.

Aquí es donde la nueva hipótesis gana relevancia: la materia oscura podría estar convirtiendo su energía al aniquilarse con materia ordinaria en el centro galáctico, creando así partículas cargadas capaces de ionizar el gas circundante.

El proceso de aniquilación implica que una partícula y su antipartícula colisionen y se destruyan mutuamente, liberando energía en forma de materia o radiación. En este contexto, el análisis sugiere que las partículas ligeras de materia oscura podrían aniquilarse y producir electrones y positrones. Estas partículas tienen el potencial de interactuar con electrones existentes en el medio interestelar, generando rayos gamma a una energía de 511 keV, lo cual ha intrigado a los astrónomos durante años.

Históricamente, la materia oscura se ha considerado formada por partículas conocidas como WIMPs (en inglés, Weakly Interacting Massive Particles), que serían pesadas y apenas interactuarían con la materia común. Sin embargo, el Dr. Shyam Balaji, investigador postdoctoral en el King's College de Londres y coautor del estudio, afirma que los datos sugieren que la materia oscura podría ser mucho más ligera de lo que se pensaba previamente. Su hipótesis agrega que estas partículas ligeras podrían colisionar entre sí, generando los electrones y positrones que explicarían la inesperada ionización.

Además, este nuevo modelo resuelve un problema adicional al evitar violaciones a las restricciones establecidas por observaciones del fondo cósmico de microondas y radiaciones de alta energía. En otras palabras, si la ionización fuera producto de procesos energéticos más intensos, se esperarían señales detectables en diferentes partes del espectro electromagnético, pero esas señales no se han encontrado. La proposición de la materia oscura ligera, en cambio, se alinea con las observaciones desglosadas previamente.

Este hallazgo tiene implicaciones fascinantes, ya que conecta con otro enigma galáctico: la emisión de rayos gamma a 511 keV, que podría estar relacionada con la misma fuente de positrones producidos por la materia oscura. Balaji expresa: “Los patrones de ionización son indicativos de que estamos más cerca de identificar evidencia sobre la naturaleza de la materia oscura”. Sin embargo, los investigativos advierten que, para que ambos fenómenos compartan un origen común, podría ser necesario que la materia oscura genere más electrones que positrones, o que existan otros procesos complementarios.

En resumen, este nuevo modelo no solo redefine nuestra comprensión sobre la materia oscura, sino que también nos acerca a resolver uno de los misterios más intrigantes del universo.