EL BRILLO GAMMA DE LA VÍA LÁCTEA: ¿UNA SEÑAL O UN MAL MOMENTO?

El Telescopio de Gran Área de Fermi (Fermi Large Area Telescope) ve llegar desde los 10 grados centrales de la Vía Láctea, más o menos, más rayos gamma de alrededor de un gigaelectronvoltio (GeV, una unidad de energía para partículas) de los que pueden explicar las fuentes conocidas y los modelos del brillo difuso de la galaxia. Isabel Sands, del Instituto Kavli de Astrofísica e Investigación Espacial del MIT, y Philip Hopkins, de TAPIR en Caltech, califican su origen de cuestión abierta desde hace casi dos décadas. Algunos estudios ven este «exceso del centro galáctico» como la prueba irrefutable de partículas de materia oscura que se aniquilan entre sí y se convierten en rayos gamma. Otros lo atribuyen a fuentes puntuales no resueltas —una multitud demasiado débil para verse una a una—, como una nueva población de púlsares de milisegundos, estrellas muertas que giran muy deprisa.

Ambos bandos han tropezado con problemas. Algunos estudios encuentran que el exceso sigue la forma del bulbo central de estrellas de la galaxia, lo que apunta a un origen astrofísico. Y en el centro parecen faltar suficientes sistemas estelares de los que nacerían los púlsares necesarios.

Una galaxia congelada en el tiempo

Los autores señalan una debilidad compartida por casi todos los estudios anteriores. Para predecir el brillo gamma «normal», recurren a códigos que tratan los rayos cósmicos —partículas cargadas rápidas como protones, electrones y núcleos más pesados— como si estuvieran en un estado estacionario, repartidos uniformemente alrededor del eje de la galaxia. Esos códigos no pueden seguir nada que cambie con el tiempo: vientos galácticos, gas ligado a campos magnéticos, turbulencia.

En las simulaciones empleadas aquí, los rayos cósmicos los lanzan las supernovas. A medida que viajan, producen rayos gamma de tres maneras, dos de las cuales dependen de cuánto gas encuentran a su paso. Si se modelan como una niebla tranquila y promediada, cualquier irregularidad real queda como un residuo sin explicar.

Dos Vías Lácteas virtuales

Sands y Hopkins tomaron tres galaxias simuladas parecidas a la Vía Láctea del proyecto FIRE-2, desarrolladas desde el universo temprano con campos magnéticos, gas y varios tipos de partículas de rayos cósmicos. Una de ellas, m12i, se descartó porque su disco está muy alabeado, a diferencia del nuestro. Quedaron m12f, con un disco más plano, y m12m, con un bulbo más pronunciado. Ninguna incluye emisión de materia oscura ni púlsares: el único brillo gamma procede de los rayos cósmicos lanzados por las supernovas.

Para cada galaxia, el equipo construyó una referencia «en calma»: el promedio de todas las instantáneas —la galaxia simulada guardada en momentos sucesivos— cuyo brillo gamma total estaba por debajo de la mediana. La restaron de cada instantánea comprendida entre hace 460 y 20 millones de años, y estudiaron lo que quedaba —los residuos— a menos de 10 y de 20 grados del centro.

Cuatro paneles con bandas sombreadas que muestran la dispersión de los residuos simulados frente a la energía de los rayos gamma, con puntos negros para el exceso de Fermi situados dentro de las bandas.

Cuánto se aleja cada centro galáctico simulado de su promedio en calma, según la energía: las bandas de colores abarcan la mitad central de todas las instantáneas (tres versiones, que cuentan el brillo procedente de distintas profundidades a lo largo de nuestra línea de visión), y los puntos negros muestran el exceso medido por Fermi, holgadamente dentro de ellas. — Figura 3, Sands & Hopkins (2026), arXiv:2610.32845.

Protuberancias que van y vienen

Los residuos nunca se quedan quietos. Aparecen excesos de entre 1 grado y más de 10 grados de extensión allí donde ha estallado recientemente una supernova o un cúmulo de ellas, a menudo mucho mayores que el que mide Fermi. En todas las configuraciones probadas, el exceso real cae con holgura dentro de la mitad central de los residuos simulados (entre sus percentiles 25 y 75). Junto a cada zona brillante suele haber una tenue: las explosiones empujan el gas circundante.

Luego llega el caso que da sentido al artículo. En una instantánea de m12f, el residuo es comparable al exceso de Fermi tanto en amplitud como en forma, y aproximadamente esférico dentro de los 10 grados centrales. Procede de al menos tres cúmulos de supernovas distintos.

Diez curvas de colores del residuo frente a la energía, una de ellas gruesa, que sigue los puntos negros del exceso de Fermi.

Diez instantáneas de la galaxia m12f a lo largo de 100 millones de años, coloreadas según hace cuánto tiempo ocurrieron: la curva gruesa sigue de cerca el exceso medido por Fermi (puntos negros); las demás suben y bajan en todas las energías. — Figura 5, Sands & Hopkins (2026), arXiv:2610.32845.

La razón es una cuestión de tiempos. En el kiloparsec central (unos 3.260 años luz), los rayos cósmicos tardan alrededor de un millón de años en dispersarse, más o menos lo que tardan en cambiar el gas circundante y el espectro gamma. Normalmente no les da tiempo a repartirse de manera uniforme antes de la siguiente perturbación.

¿Sorprendida en un mal momento?

El centro de la Vía Láctea es el único centro galáctico que Fermi puede observar en detalle. Podría ser una mera coincidencia, escriben los autores, que su espectro muestre justo ahora un exceso de 1–10 GeV. Lo llaman efecto de mirar en otra parte (look-elsewhere effect): puede que hayamos sorprendido a nuestra galaxia en un momento inoportuno.

Ofrecen dos lecturas. La prudente: al suponer un estado estacionario, los análisis anteriores subestimaron de forma significativa las incertidumbres procedentes de fuentes del todo corrientes. La radical: un aumento temporal del brillo difuso podría explicar el exceso sin materia oscura ni nuevos púlsares. En cualquier caso, sostienen, hay que revisar los modelos con los que se analizan los datos de Fermi.

Lo que dos galaxias no pueden decir

El artículo no da ninguna probabilidad. Con solo dos galaxias simuladas, los autores no pueden medir con qué frecuencia la física corriente de los rayos cósmicos produce un doble del exceso, algo que exigiría una afirmación estadística rigurosa. Sus galaxias forman estrellas entre 10 y 100 veces más deprisa en el kiloparsec central que la zona central de la Vía Láctea, así que podrían ser más violentas. No incluyen un agujero negro central y usan un único modelo de transporte de rayos cósmicos entre varios posibles; otros probablemente añadirían aún más variación a pequeña escala.

Califican el trabajo de prueba de concepto y proponen una comprobación. Si otros centros galácticos tuvieran excesos a otras energías, eso favorecería con fuerza una fuente astrofísica cambiante. Si todos mostraran la misma protuberancia de 1–10 GeV, sería un argumento contundente a favor de la materia oscura.