El Hubble descubre materia oscura dentro de los cúmulos galácticos

La materia oscura es aquella que no podemos observar, pero que supone un 80% de toda la existente en el Cosmos. La comunidad científica se percató de su existencia después de que Fritz Zwicky midiera, en la década de los 30, los movimientos de las galaxias dentro de los cúmulos de galaxias. Entonces, se puso de manifiesto que los movimientos de las galaxias estaban afectados por la fuerza gravitatoria de algo que no se podía ver.

Este componente del Universo recibió el nombre de materia oscura porque se creía compuesta de materia ordinaria que no emitía ni reflejaba la luz. Hoy en día se sabe que su naturaleza es distinta y que se trata de materia exótica que es transparente en todos los rangos del espectro electromagnético, pero el término “oscura” ha seguido formando parte de su nombre.

Abell S1063

Cúmulo de galaxias Abell S1063. Crédito: Gabriel Pérez Díaz (SMM, IAC).

Mireia Montes, investigadora de la Universidad de New South Wales y de la Universidad de Yale, e Ignacio Trujillo, investigador del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y de La Universidad de La Laguna (ULL), han publicado un artículo donde relacionan la distribución de la materia oscura con la de la luz intracumular. Una luz que no pertenece a ninguna galaxia en concreto, sino que forma parte de la estructura global de la agrupación galáctica.

El estudio, publicado en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS), se basa en seis cúmulos galácticos observados por el Telescopio Espacial Hubble. Estas seis agrupaciones de cientos, e incluso miles, de galaxias fueron estudiadas con los datos de la iniciativa Hubble Frontier Fields, que reconstruyó la distribución de la masa de materia oscura a partir del efecto de las lentes gravitacionales. Un proceso complejo, con el que se calcula la masa de grandes objetos gravitatorios que curvan la luz emitida por galaxias distantes, produciendo un efecto similar al de una lente.

“Al observar cómo se repartía la materia oscura a través del cúmulo —relata Montes, quien fue estudiante de doctorado en el IAC y en la ULL—, nos dimos cuenta de que lo hacía como la luz intracumular”. Para comprobar que la distribución de ambas coincidía, utilizaron la distancia de Hausdorff, un marcador que sirve para establecer la similitud entre dos conjuntos de puntos y que los smartphones aplican en sus sistemas de reconocimiento facial.

“Comparamos la distribución de luz intracumular con la ubicación de la masa de materia oscura y de los rayos X —comenta Trujillo—. Las dos primeras son idénticas, hasta donde los datos permiten observar. Por primera vez, estamos viendo algo que se distribuye igual que la materia oscura. Esto permitiría estudiar su localización de forma precisa en más cúmulos de galaxias, sin necesidad de reconstruir los mapas de lentes”.

La luz intracumular se ajusta tanto a la distribución de materia oscura porque las estrellas no chocan entre sí. Esta luz se crea por el arranque de las estrellas de las partes más externas de las galaxias que conforman el cúmulo. Estas estrellas son luego arrastradas y flotan libremente dentro del cúmulo de galaxias bajo la acción gravitatoria del cúmulo como un todo. El brillo superficial de la luz intracumular es extremadamente bajo, 100 veces más tenue que el que se aprecia en el cielo nocturno de las zonas más oscuras del planeta, como el Observatorio del Roque de los Muchachos (Garafía, La Palma).

“Que la materia oscura y la luz intracumular se distribuyan igual—indica Montes—, nos abre las puertas a estudiar esta distribución de materia oscura en cientos de cúmulos de una manera mucho más eficiente que antes”. Este descubrimiento permite avanzar en la comprensión de la materia oscura y abre la puerta a futuras investigaciones en otros cúmulos de galaxias. “Establecer la localización de la materia oscura, ayudará a entender el origen de esta componente de la naturaleza tan poco conocida”, afirma Trujillo.

Referencia bibliográfica
Mireia Montes, Ignacio Trujillo; Intracluster light: a luminous tracer for dark matter in clusters of galaxies, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 482, Issue 2, 11 January 2019, Pages 2838–2851, https://doi.org/10.1093/mnras/sty2858

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