Un modelo binario de materia oscura explica la radiación gamma del Centro Galáctico y el «silencio» de las galaxias enanas

Un nuevo concepto teórico sugiere que la materia oscura, que constituye aproximadamente el 85% de la masa del universo, podría no ser una partícula única, sino un sistema binario compuesto por dos elementos distintos. Esta hipótesis pretende resolver antiguas contradicciones observacionales que ponían en duda los modelos monolíticos de materia oscura, como los basados en partículas masivas de interacción débil (WIMP, por sus siglas en inglés).

Bajo el marco estándar de las WIMP, uno de los candidatos más sólidos para explicar la materia oscura, se asume que estas solo interactúan mediante la gravedad y la interacción nuclear débil. Sin embargo, la falta de datos concluyentes sobre las WIMP, incluso en el Gran Colisionador de Hadrones, está desplazando el interés hacia modelos alternativos. La innovación fundamental del modelo de «materia oscura fóbica a las dSph» reside en que el comportamiento de esta sustancia parece estar condicionado por el entorno, fluctuando según la densidad local y las fuerzas gravitatorias. El modelo postula que, para detectar señales indirectas como la emisión de rayos gamma, es necesaria la presencia simultánea e interacción de ambos componentes de la materia oscura, lo que desencadena su aniquilación.

Un equipo de investigadores, entre los que figuran Asher Berlin, Joshua Foster, Dan Hooper y Gordan Krnjaic, desarrolló esta teoría con el respaldo de instituciones como Fermilab. La publicación de su estudio, «Materia oscura fóbica a las dSph», se presentó en el Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (JCAP) el 9 de abril de 2026. Esta estructura binaria explica directamente el misterio del Exceso de Rayos Gamma del Centro Galáctico (GCE), un aumento inexplicable de rayos gamma detectado por el telescopio espacial Fermi. Este exceso, consistente en un cúmulo de fotones en una región esférica alrededor del disco de la Vía Láctea, antes solo podía explicarse mediante la aniquilación de materia oscura; no obstante, su ausencia en las galaxias enanas esferoidales (dSph), a pesar de su alta densidad de materia oscura, generaba una grave contradicción.

Las galaxias enanas se consideran «laboratorios» ideales para poner a prueba esta hipótesis, ya que su escasez de gas y estrellas jóvenes minimiza el ruido de fondo proveniente de púlsares o agujeros negros. El modelo de «materia oscura fóbica a las dSph» resuelve esta discrepancia sugiriendo que, en las condiciones de alta densidad y fuerte gravedad del Centro Galáctico, ocurre la aniquilación conjunta de ambos componentes, originando la radiación gamma observada. Por el contrario, el potencial gravitatorio más tenue de las galaxias enanas podría impedir que las partículas más ligeras alcancen la energía cinética requerida para la coaniquilación con las más pesadas, mitigando así cualquier señal detectable. Gordan Krnjaic, de Fermilab, señala que si la teoría de un único tipo de materia oscura fuera correcta, deberíamos observar emisiones similares en otras regiones con altas concentraciones de esta sustancia.

La confirmación de esta dependencia ambiental —es decir, supeditada a las condiciones locales— depende de los resultados de próximos sondeos astronómicos. La misión Euclid de la Agencia Espacial Europea (ESA) se perfila como una prueba crítica para esta teoría, con importantes datos cosmológicos previstos para octubre de 2026. El telescopio Euclid, lanzado en julio de 2023, utiliza el método de lente gravitatoria para crear un mapa tridimensional de la distribución de la materia oscura, midiendo las distorsiones lumínicas de miles de millones de galaxias a lo largo de 10.000 millones de años de historia cósmica. Hacia el final de su misión de seis años, Euclid deberá haber capturado más de 1.500 millones de galaxias, lo que permitirá confirmar el modelo binario o dar prioridad a alternativas como las señales de púlsares de milisegundos. Los científicos esperan que los futuros datos de Euclid ayuden a esclarecer si los sistemas enanos emiten realmente radiación gamma, lo cual constituye un punto clave para validar esta hipótesis.