La misteriosa línea de 130 GeV de Fermi-LAT también se observa en el halo del Sol

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La liberación pública de los datos obtenidos por el satélite Fermi LAT de la NASA permitió descubrir una línea en el espectro de rayos gamma con una energía de 130 GeV situada en el centro galáctico. La primera hipótesis para su origen fue la materia oscura. Pero la señal también se observó en el limbo de la Tierra (con 4,29 sigmas), lo que llevó a pensar en un error instrumental. Un nuevo artículo observa dicha línea en el halo solar con 3,16 sigmas. La materia oscura no puede ser la responsable (si la hubiera en el halo solar en la cantidad necesaria ya habría sido detectada por otros medios). Todo apunta de nuevo a un error instrumental, aunque los expertos de la colaboración Fermi LAT no han logrado explicar aún cuál puede ser la causa y han afirmado en varias ocasiones que no puede ser causada por ningún defecto en sus instrumentos. El misterio continúa, pero la hipótesis de su origen en la materia oscura se puede descartar de forma definitiva; ni en el limbo terrestre ni en el halo solar hay materia oscura capaz de causar esta línea en el espectro de rayos gamma de Fermi LAT. El nuevo artículo técnico es Daniel Whiteson, “Searching for Spurious Solar and Sky Lines in the Fermi-LAT Spectrum,” arXiv:1302.0427, 2 Feb 2013. Por cierto, quizás no lo sepas, pero sobre esta línea de 130 GeV, descubierta en marzo de 2012, ya se han escrito unos 100 artículos científicos.

12 Comentarios

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CesCes

No entiendo de qué hablas. Por qué los fotones deberían seguir la distribución marcada en rojo ?? Y qué son los sigmas de desviación ?? Tiene que ver con el error de la medida o qué es lo que es ?? Francis, por favor, una explicación

kiki

Ces, te animo que bucees en el blog de Francis, ¡no le hagas repetirse que tiene entradas hablando de estas cosas cuando puede escribir otras cosas fascinantes!(yo lo he intentado buscar por tí, pero no lo he encontrado).

De todas maneras te lo esbozo yo: esto es básica de estadística y estadística media, así que si no tienes mucho nivel puede que no te enteres.

El tema de los sigmas de desviación se establecieron con la distrinbución de probabilidad normal, la desviación lo que mide es la variabilidad de un conjunto de datos con respecto a su media matemática (en la wikipedia seguro que viene genial). Al marcar las sigmas la variabilidad de los datos (si la media es 10 y la desv. es 0, significa que todos los datos son 10, si los datos no son todos 10, la sigma tendrá un valor no nulo).
Como las sigmas marcan la Variabilidad de los datos, en una función normal (o de campana de gauss) puede saber que por ejemplo a 5 sigmas a un lado y a otro de la media, están contenidos el 99,9 de los datos, a 3 sigmas otro, y así.

Ahora bien, esto es la estadística básica, de lo que habla Francis es de esto:

http://es.wikipedia.org/wiki/Contras...%C3%B3tesis

Es este caso las sigmas vienen a decir que a 3 sigmas estamos seguros de que hay algo sin equivocarnos en un 93,3% de probabilidad.

En ciencia, verás que Francisco pondrá en algún lado 5 sigmas, que es un 99,977% de probabilidad (que es cuando se reclaman los logros científicos).

Eso sí, las sigmas funcionan bien si el experimento no tiene ningún error en el montaje (y por tanto no se ha tenido en cuenta en los cálculos), por ejemplo introduciendo un valor sesgado (teoría de la predicción/estimación en mates/probabilidad, o en vulgo, que sin querer has sumado +1 a los datos, por ejemplo). Com ejemplo puedes leerte las entradas de gran sasso sobre la velocidad superlumínica de los neutrinos del año pasado.

Saludos!

emulenewsemulenews

Ces, la línea roja es el espectro esperado según un modelo continuo para el fondo en la región llamada “ultralimpia” (ultraclean), que supone que todos los fotones observados son difusos y están producidos por las colisiones de protones de los rayos cósmicos con el medio interestelar (básicamente una ley de potencias de tipo dN/dE ∼ E−2.6). Este modelo es el campo de referencia (background) utilizado por Fermi LAT y ha sido validado por las observaciones en el rango de 20 a 300 GeV en las regiones del cielo donde no afectan las fuentes de primer plano (la galaxia, el Sol, la Tierra, etc.), el llamado cielo “ultralimpio”. En el halo solar y en el limbo terrestre se supone que no hay nada que produzca rayos gamma muy energéticos con lo que lo que se debe observar es el fondo “ultralimpio” y por eso se utiliza el modelo de referencia de Fermi LAT. Puedes consultar, para más detalles, el artículo de Christoph Weniger, “A Tentative Gamma-Ray Line from Dark Matter Annihilation at the Fermi Large Area Telescope,” arXiv:1204.2797.

kiki

Sobre el por qué de la línea en rojo, entiendo que saldrá del modelo estelar actual, fondo de microndas, rayos cósmicos, etc como se ve un abultamiento respecto a lo predicho por la teoría con un 97%, como bien dice Francis, o la están cagando con el experimento, o hay nueva física (o hay física antigua no contemplada).

Saludos!

ArtemioArtemio

Francis, tengo una duda. La señal que parece venir del centro de la galaxia tiene una energía de 130 GeV, más o menos en el rango del CMB. Sin embargo, la señal se detecta como una línea en el espectro de los rayos gamma que, por definición, tienen una energía considerablemente superior. ¿Al ser el vacío cósmico frío, debe entenderse que la señal del centro galáctico se enfría por el camino? Después dices que “ni en el limbo terrestre ni en el halo solar hay materia oscura capaz de causar esta línea en el espectro de rayos gamma de Fermi LAT”. ¿Debemos entender que el sol “resuena” con esta señal para que el satélite Fermi Lat la pueda detectar?

emulenewsemulenews

Artemio, casi seguro que se la señal de 130 GeV corresponde a un error instrumental. El problema es que todavía no ha sido encontrada su fuente. Buscar otras explicaciones no tiene mucho sentido.

emulenewsemulenews

Artemio, tiene razón Fer137, debes estar confundido, pues la energía de los fotones del CMB es un billón de veces más pequeña, ronda los 0,7 meV (mili-electrón-voltio).

ArtemioArtemio

Sí, parece que cometí un error al confundir los gigas. Pero me refiero a las frecuencias que obtuve de la figura del espectro electromagnético que insertaste. En la misma vemos que los fotones del CMB, que (entiendo), están en el rango de las microondas, tienen una frecuencia de entre 10 elevado a 9 y l0 elevado a 11 Gigaherzios. También tengo entendido que herzios y voltios son magnitudes diferentes, los voltios expresan el potencial eléctrico y los herzios miden el ciclaje o frecuencia de una onda en un tiempo determinado, ¿es posible convertir ambas magnitudes o son inconvertibles? En el caso de que exista esa fórmula de convertibilidad ¿cómo traduces los 0,7 meV (mili-electrón-voltio) a herzios o cuál sería la frecuencia en herzios de los 130 GeV?

yoyo

Con la formula E=h·v, donde v es la frecuencia y h la constante de Planck, relacionanos la frecuencia en herzios y la energía en julios. Cuando tu hablas de voltios, lo que quieres decir es electronvoltio, que es algo distinto, es energía no voltaje eléctrico. La relacion entre los electronvoltio y los herzios es esa formula. La relacion entre los voltios a secas y los herzios no existe.

ArtemioArtemio

Gracias, la fórmula me ayuda a entender el CMB y su teoría asociada, que parece granítica ;-)

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