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Fraser Cain, de Universe Today, entrevista al científico que realizó un meticuloso estudio sobre la distribución galáctica de este misterioso componente universal.

¿De qué está hecho el universo?. No se preocupe si lo ignora, los astrónomos tampoco lo saben.

El universo está dominado por una misteriosa materia oscura que parece conformar la verdadera masa de una galaxia cualquiera, y no por la materia regular (como las estrellas y los planetas) que podemos ver realmente.

Materia oscura en el racimo de gran corrimiento al rojo CL 0152-1357. El análisis de lente gravitatoria revela con un detalle sin precedentes la complicada distribución de la materia oscura (en púrpura) cuando el universo tenía la mitad de su edad actual. Las galaxias amarillentas son miembros visibles del racimo que forman una estructura filamentosa, posiblemente en el proceso de fusionarse.Crédito: Jee et al. 2005, Astrophysical Journal

El Dr. James Jee de la Universidad Johns Hopkins utilizó el Telescopio Espacial Hubble para crear un mapa detallado de las concentraciones de materia oscura alrededor de dos galaxias. Y así, los astrónomos consiguieron obtener algunas nuevas claves.

Fraser Cain: Hemos escuchado un montón de veces el término “materia oscura”. ¿Puede usted explicarnos qué es lo que se entiende actualmente por materia oscura?

Dr. James Jee: Antes de hablar sobre la materia oscura, tengo que mencionar qué es lo que piensan ahora los astrónomos sobre la forma que en el universo llegó a ser lo que es hoy.

Creemos que el 30% es materia, y que el otro 70% es energía oscura, y que la materia oscura comprende más del 90% de la materia del universo. Nadie ha podido detectar materia oscura en los laboratorios, de modo que no se conoce su forma, color u olor, pero hay evidencia de que está allí. La podemos detectar por el así llamado “efecto de lentes gravitatorias”.

Fraser: De modo que usted llevó a cabo recientemente un estudio utilizando el Telescopio Espacial Hubble para cartografiar la concentración de materia oscura. ¿Cuál fue el proceso para lograrlo?

Dr. Jee: La materia oscura conforma, como dije, el 90% de la materia del universo, y el mejor lugar para buscarla es donde más abunda. Así que apuntamos el Telescopio Espacial Hubble a dos de los más interesantes racimos galácticos que se formaron cuando el universo tenía la mitad de su edad actual.

Fraser: ¿Y qué es lo que vio?

Dr. Jee: Examinamos la distribución espectral de las galaxias de fondo. Al examinar la distorsión sufrida por esas galaxias de fondo, pudimos determinar la densidad de la materia oscura que estaba en el primer plano.

Fraser: Déjeme ver si lo entendí correctamente. Ud. estaba observando galaxias distantes, y al examinar la forma en que la luz cambiaba en su camino hacia nosotros, pudo detectar dónde había acumulaciones escondidas de materia oscura que la estaban afectando gravitatoriamente.

Dr. Jee: Exactamente. Quizás esta sea una buena analogía. Supongamos que estamos leyendo una noticia utilizando una lupa. Se puede inferir el poder o el espesor de la lente examinando cuánto crecen las letras que se ven a través de ella. En forma similar, si se examina la distorsión o la magnificación de las galaxias de fondo, se puede determinar la densidad de la esquiva materia oscura que se encuentra en el primer plano.

Fraser: Entonces, ¿cuál es la relación entre la materia oscura y las galaxias que podemos ver?

Dr. Jee: Es la materia dominante en el universo y tiene gravedad. Sin la materia oscura, es muy difícil que se formaran galaxias con las estructuras a gran escala que hoy podemos ver en el universo actual. De modo que, definitivamente, la materia oscura ayuda a la formación de galaxias en las estructuras a gran escala.

Fraser: ¿Es posible, entonces, que allí donde la materia oscura se acumule, es donde más probablemente veamos galaxias?

Dr. Jee: Sí, eso es básicamente lo que hemos descubierto en nuestra investigación. La gente ha especulado que la materia oscura está compuesta por partículas que no pueden colisionar, y que la materia oscura y la materia normal deberían existir conjuntamente.

Pero nadie ha sido capaz de determinarlo claramente porque la materia oscura no emite ondas electromagnéticas. Lo que hemos descubierto con el Hubble es que las galaxias luminosas se forman en las regiones más densas de esos halos de materia oscura.

Fraser: Si sabemos que está ocurriendo esta forma de acumulación (las dos cosas parecen ir de la mano), ¿nos permite eso descartar cualquier teoría existente sobre lo que debería ser esta materia oscura?

Dr. Jee: Sí, esto nos proporciona un montón de claves. La mayoría de los científicos cree que la materia oscura no puede colisionar, pero algunos sugieren que podría haber algunas propiedades colisionantes, como la del gas hidrógeno. La forma en que se acumula la materia oscura nos da indicios acerca de qué es lo que es.

Supongamos que la materia oscura tiene propiedades colisionantes, como el átomo de hidrógeno, entonces esas partículas colisionarán una con otra muy frecuentemente, y veremos una distribución muy uniforme en el halo de materia oscura. Pero hemos descubierto que estas estructuras son muy grumosas, como la masa de la propia galaxia. Eso indica que las partículas de materia oscura, si las hay, deben ser partículas que no colisionan, como dice la mayoría de las teorías en la astronomía actual.

En el panel izquierdo vemos una imagen ACS que muestra la galaxia de efecto de lente gravitatoria alargada verticalmente por la gravedad. Sin embargo, cuando se observa la misma galaxia con el Telescopio Muy Grande (VLT) de Cerro Paranal, únicamente vemos una pequeña burbuja que no muestras signos de efecto de lente gravitatoria (panel derecho). La información de las formas ha sido destruida por la turbulencia atmosférica, aún cuando aquí es mucho menor que a nivel del mar.

Fraser: Ya veo, de modo que las partículas reales que podrían estar generando esta materia oscura son o muy pequeñas, o de una interacción tan débil que ni siquiera están chocando unas con otras. Y si chocaran entre sí, se vería una distribución más uniforme. Así que, basado en los hallazgos que Ud. realizó, ¿cuál sería la próxima etapa de su investigación?

Dr. Jee: El programa de la Cámara Avanzada para Inspecciones (ACS = Advanced Camera for Surveys) comprende a más de 15 racimos galácticos que son muy, muy interesantes. Estos son apenas los dos primeros resultados. Creemos que si completamos los 15 racimos galácticos de nuestro estudio, tendremos entonces una imagen más clara de cómo interactúan la materia oscura y la materia normal, posiblemente a través de la gravedad. Y podremos tener una idea más completa de cómo la materia oscura contribuye a la formación de la estructura a gran escala del universo.

Fraser: Y basado en la investigación realizada hasta ahora, ¿tiene Ud. una teoría preferida acerca de lo que podría ser en realidad la materia oscura?

Dr. Jee: Bien, si se visita el sitio web de Astro-ph (ése es el sitio web donde la gente envía sus variados artículos de investigación), se podrá ver que allí hay 10 o 15 artículos nuevos cada día. Y hay muchas especulaciones sobre este asunto que son muy atractivas y plausibles. Pero creo que la naturaleza de la materia oscura podrá ser establecida en un plazo de 10 o 15 años, y todavía estamos buscando. Nuestra investigación ofrece una resolución sin precedentes sobre la materia oscura que puede diferenciar entre partículas que colisionen y partículas que no lo hagan.

Fraser: ¿Y existen otros instrumentos además del Hubble que puedan llevar a cabo este trabajo?

Dr. Jee: Podemos estudiar el efecto de lente gravitatoria utilizando telescopios con base en tierra. De hecho, fue en 1990 que por primera vez se detectó la materia oscura utilizando las lentes gravitatorias. Pero cuando se utiliza un telescopio con base en tierra la resolución es muy pobre.

En otras palabras, la turbulencia atmosférica “borroneará” el efecto de lente gravitatoria de modo que no se puede obtener una imagen de muy alta calidad de la materia oscura.

Pero si utilizamos los telescopios espaciales, no se distorsionará la forma de la imagen de fondo de modo que se puede conservar la señal de la lente gravitatoria. Podemos obtener así una imagen de muy alta resolución de la distribución de la materia oscura.

Fraser: Y un instrumento más grande ofrecería una imagen mejor.

Dr. Jee: Definitivamente. El próximo telescopio será el JWST (James Webb Space Telescope = Telescopio Espacial James Webb), y aumentará efectivamente la resolución del significado de la materia oscura por un factor de 10 o más.

Fraser: ¿Cree Ud. que se verá algo significativamente diferente con la resolución de 10x?

Dr. Jee: La forma global de la distribución de la materia oscura no cambiará mucho, pero en ese caso podríamos comparar la estructura de la materia oscura con respecto a las galaxias. En ese caso, podríamos responder si las partículas de la materia oscura tienen algunas propiedades colisionantes.

Al comienzo, dije que lo había descubierto es consistente con la hipótesis de la no-colisión. Pero ha habido algunas sugerencias de que las partículas de la materia oscura podrían tener algunas muy pequeñas propiedades colisionantes. De modo que podríamos determinar el balance entre la materia oscura y la materia galáctica. Eso proporcionaría un montón de posibles limitaciones a las secciones de corte de colisión (NT: es decir, la probabilidad de que un encuentro entre partículas resulte en una reacción nuclear o atómica en particular) entre las partículas normales y las de la materia oscura.

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Telescopio Espacial Hubble.Crédito: NASA / ESA

Traducido para Astroseti.org por
Heber Rizzo Baladán

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Web Site: Universe Today
Artículo: “Dark Matter Maps”
Fecha: Diciembre 14, 2005

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