Nuevo mapa de la materia oscura

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Nuevo mapa de la materia oscura

Por : Ernesto Avelino Sáez Buitrago 15-11-2024

Un mapa detallado de la materia oscura arroja luz sobre la formación de los cúmulos de galaxias.

basado en un comunicado de prensa de la NASA (STScI-PR10-37)

12 de noviembre de 2010



Utilizando el telescopio espacial Hubble de la NASA un equipo de astrónomos han aprovechado el efecto de una lente cósmica gigante para crear uno de los más precisos y detallados mapas de la materia oscura en el universo. La materia oscura es una invisible y desconocida sustancia que constituye el mayor componente de la masa del Cosmos.

Las nuevas observaciones de la materia oscura pueden hacernos entender a su vez mejor el papel jugado por la energía oscura en los tempranos años de la formación del universo. El resultado sugiere que los cúmulos de galaxias, también llamados clústers por la comunidad científica, se formaron antes de lo previsto, antes de que la fuerza de la energía oscura inhibiera su nacimiento. Una misteriosa propiedad del espacio, la energía oscura, lucha contra la fuerza de gravedad que ejerce la materia oscura. La energía oscura separa las galaxias unas de otras ensanchando el espacio que hay entre ellas y, por consiguiente, impidiendo la formación de las gigantescas estructuras que llamamos cúmulos de galaxias. Una manera de probar este antiguo tira y afloja es mapeando la distribución de la materia oscura en los cúmulos.

Un equipo liderado por Dan Coe, del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, en Pasadena, California, usó la Cámara Avanzada del Hubble para caracterizar la materia invisible en el masivo cúmulo de galaxias Abel 1689, localizado a 2.200 millones de años luz de distancia. La gravedad del cúmulo, cuya mayor parte proviene de la materia oscura, actúa como una gigantesca lente gravitacional, doblando y amplificando la luz de las distantes galaxias que tiene detrás. Este efecto, llamado lente gravitacional, produce múltiples, combadas y muy aumentadas imágenes de todas estas galaxias, igual que si las viésemos reflejadas en un espejo deformante. A través del estudio de estas imágenes distorsionadas, los astrónomos pueden hacer estimaciones de la cantidad de materia oscura que tiene el cúmulo. Si la gravedad del clúster se debiese sólo al peso de las galaxias visibles las distorsiones de la lente serían más débiles.

Apoyándose en la alta resolución alcanzada en su mapa de distribución de masa, Coe y sus colaboradores confirmaron resultados previos que describían el núcleo del cúmulo Abel 1689 con más densidad de materia oscura de la esperada para un clúster de su tamaño, según simulaciones de crecimiento de estructuras efectuadas por computador. Abel 1689 se une ahora al puñado de cúmulos bien estudiados que se han hallado con densidades de núcleos similares. El hallazgo es sorprendente porque el empuje de la energía oscura en las primeras etapas de la historia del cosmos podría haber atrofiado el desarrollo de todos los cúmulos de galaxias.

"De ello resulta", según el propio Coe, "que los cúmulos de galaxias podrían haber nacido unos miles de millones de años antes de lo que pensábamos para que pudiesen llegar a ser tan numerosos como vemos hoy en día. En los primeros momentos el universo era más pequeño y más densamente empaquetado con la materia oscura. Abel 1689 parece haber estado bien alimentado cuando era más joven por la densa materia que lo rodeaba en el universo temprano. El clúster ha mantenido la mayor parte de su masa consigo hasta llegar a la edad adulta y llegar a ser como lo vemos hoy".

Mapeando lo invisible

Abell 1689 es la lente gravitacional más poderosa de las observadas hasta el momento. Las observaciones de Coe combinadas con estudios previos arrojan la cifra total de 135 imágenes múltiples de 42 galaxias situadas detrás del cúmulo.

"Las imágenes distorsionadas son como una especie de gran puzzle" , afirmó Coe y añadió "Esta vez hemos sido capaces de idear, por vez primera, una manera de calcular las masas de Abel 1689 y determinar como ésta distorsiona todas las galaxias del fondo hasta llevarlas a las posiciones que se pueden observar". Coe usó esta información para producir el mapa de mayor resolución de la distribución de materia oscura en un clúster que jamás se haya confeccionado.

Coe se asoció al matemático Edward Fuselier, de la Academia Militar de West Point, para derivar un nuevo método y así poder calcular el nuevo mapa. "Gracias en gran parte a las contribuciones de Eddie, hemos roto finalmente el código de la lente gravitacional. Otros métodos anteriores se basaban en series de supuestos acerca de cómo es el mapa de distribución de masas, y luego los astrónomos encontraban aquel que más se ajustaba a los datos. Usando nuestro propio método, podemos obtener, directamente de los datos, un mapa que nos da la forma perfecta".

Los investigadores planean el estudio de más cúmulos para confirmar la posible influencia de la energía oscura. Un programa más extenso del Hubble que analizará la materia oscura en súper cúmulos de galaxias es la Campaña de Lentes Gravitacionales en Clusters y Supernovas, cuyo acrónimo en inglés es CLASH (Cluster Lensing And Supernova survey with Hubble). En esta investigación el telescopio estudiará detenidamente 25 cúmulos en un total de un mes de trabajo dentro de los próximos tres años. Los cúmulos del programa CLASH han sido escogidos para su posterior estudio por su alta emisión en rayos x, indicadora de que contienen grandes cantidades de gas caliente. Esta abundancia significa que los clústers son extremadamente masivos. A través de este estudio los astrónomos podrán mapear las distribuciones de materia oscura y así buscar una más conclusiva evidencia de la temprana formación de los cúmulos y la posible primeriza energía oscura.

Más información:

Noticia original: Detailed Dark Matter Map Yields Clues to Galaxy Cluster Growth (NASA).

Imágenes en alta resolución en: Hubble's Dark Matter Map (NASA).

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