Mapa detallado de la materia oscura, arroja pistas sobre el crecimiento de los cúmulos de galaxias

Abell 1689Los astrónomos que usan el Telescopio Espacial Hubble de la NASA aprovecharon una gigantesca lente de aumento cósmica para crear uno de los más detallados mapas de la materia oscura en el universo. La materia oscura es una sustancia desconocida e invisible que forma la mayor parte de la masa del universo.

Las nuevas observaciones de la materia oscura pueden arrojar una nueva visión sobre el papel de la energía oscura en los primeros años de formación del universo. Los resultados sugieren que los cúmulos galácticos pueden haberse formado antes de lo que se esperaba, antes de que el empuje de la energía oscura inhibiera su crecimiento. Una misteriosa propiedad del espacio, la energía oscura, lucha contra el tirón gravitatorio de la materia oscura. La energía oscura empuja a las galaxias separándolas, extendiendo el espacio entre ellas, y por tanto eliminando la formación de estructuras gigantes conocidas como cúmulos de galaxias. Una forma que tienen los astrónomos de estudiar este tira y afloja primigenio es a través de la cartografía de la distribución de la materia oscura en cúmulos.

Un equipo liderado por Dan Coe del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California, usó la Cámara Avanzada para Investigaciones de Hubble para cartografiar la materia invisible del masivo cúmulo galáctico Abell 1689, situado a 2200 millones de años luz de distancia. La gravedad del cúmulo, cuya mayor parte procede de la materia oscura, actúa como una lente de aumento cósmica, curvando y amplificando la luz de las galaxias lejanas que hay tras ella. Este efecto, conocido como lente gravitatoria, produce múltiples imágenes muy distorsionadas y aumentadas de esas galaxias, como en una casa de los espejos. Estudiando las imágenes distorsionadas, los astrónomos estiman la cantidad de materia oscura del cúmulo. Si la gravedad del cúmulo procediera sólo de las galaxias visibles, las distorsiones de la lente serían mucho más débiles.

Basándose en su mapa de masa de alta resolución, Coe y sus colaboradores confirman que anteriores resultados demuestran que el núcleo de Abell 1689 es mucho más denso en materia oscura de lo que se espera para un cúmulo de su tamaño, basándose en simulaciones por ordenador del crecimiento de la estructura. Abell 1689 se une a un puñado de cúmulos bien estudiados que se ha encontrado que tienen núcleos igualmente densos. El hallazgo es sorprendente, debido a que el empuje de la energía oscura en los primeros momentos de la historia del universo, habría impedido el crecimiento de los cúmulos de galaxias.

“Los cúmulos de galaxias, por tanto, tendrían que haber empezado su formación miles de millones de años antes para poder acumularse en los números que vemos hoy”, explica Coe. “En tiempos pasados, el universo era más pequeño y estaba compactado más densamente con materia oscura. Abell 1689 parece haber sido bien alimentado en su nacimiento por la materia densa que lo rodeaba en el joven universo. El cúmulos ha llevado esta carga con él a través de su vida adulta para llegar a la apariencia que vemos hoy”.

Cartografiando lo invisible

Abell 1689 está entre los cúmulos de lente gravitatoria más potentes jamás observados. Las observaciones de Coe, junto con estudios anteriores, dejaron 135 imágenes múltiples de 42 galaxias de fondo.

“Las imágenes aumentadas son como un gran rompecabezas”, dice Coe. “Aquí hemos descubierto, por primera vez, una forma de ordenar la masa de Abell 1689 de tal forma que aumenta todas estas galaxias de fondo a sus posiciones observadas”. Coe usó esta información para producir un mapa de mayor resolución de la distribución de materia oscura de los cúmulos que nunca antes.

Coe formó equipo con Edward Fuselier, quien, en ese momento, estaba en la Academia Militar de los Estados Unidos en West Point, para desarrollar una nueva técnica para calcular el mapa. “Gracias, en gran parte, a las contribuciones de Eddie, finalmente hemos ‘roto el código’ de las lentes gravitatorias. Otros métodos están basados en hacer una serie de suposiciones sobre cuál es el mapa de masa, y luego los astrónomos intentan encontrar el que mejor encaja con los datos. Usando nuestro método, podemos obtener directamente de los datos, un mapa de masa que encaja perfectamente”.

Los astrónomos están planeando estudiar más cúmulos para confirmar la posible influencia de la energía oscura. Uno de los programas principales de Hubble que analizará la materia oscura en los cúmulos galácticos gigantes es el Cluster Lensing and Supernova survey with Hubble (CLASH). En este estudio, el telescopio analizará 25 cúmulos durante un total de un mes a lo largo de tres años. Los cúmulos de CLASH fueron seleccionados debido a su potente emisión en rayos-X, lo que indica que contienen grandes cantidades de gas caliente. Esta abundancia indica que son extremadamente masivos. Observando estos cúmulos, los astrónomos cartografiarán las distribuciones de materia oscura y buscarán pruebas más concluyentes de la formación de cúmulos tempranos, y posiblemente de una temprana energía oscura.


Autor: Donna Weaver
Fecha Original: 11 de noviembre de 2010
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