Las hebras de materia oscura de la red cósmica reveladas por primera vez

Se ha demostrado que la materia oscura se concentra en hilos dentro de un espectacular cúmulo de galaxias popular entre los astrónomos aficionados. Estos filamentos explican por qué las galaxias ocupan sus ubicaciones. El hallazgo muestra que, si bien nuestros modelos del universo enfrentan desafíos, continúan prediciendo muchas cosas bastante bien.

Las galaxias no se distribuyen aleatoriamente en el espacio, sino que se agrupan en grupos más pequeños, como del que forma parte nuestra Vía Láctea, y en cúmulos mucho más grandes. Estos también siguen patrones y, según el modelo cosmológico de concordancia, ocurren donde se encuentran los vastos filamentos que forman la red cósmica.

Las pruebas de esta teoría han encontrado evidencia que la respalda cuando se trata de la materia bariónica ordinaria que forma las estrellas. Sin embargo, el modelo predice que estos filamentos estarán compuestos principalmente de materia oscura, cuya presencia es mucho más difícil de confirmar. Después de todo, no podemos ver la materia oscura (está en el nombre) y ni siquiera sabemos qué es. Mapear su distribución plantea desafíos obvios.

Sin embargo, estos no son insuperables, ya que un equipo de la Universidad Yonsei de Corea del Sur afirma haberlos superado hasta el punto de demostrar que estos filamentos de red cósmica también tienen un componente de materia oscura. En lugar de inferir la presencia de materia oscura a partir de la distribución de las fuentes de luz, el equipo buscó distorsiones en la luz de objetos más distantes, lo que indica distorsiones en el espacio-tiempo.

Tal curvatura del tejido del universo sólo puede lograrse, hasta donde sabemos, mediante inmensas fuerzas gravitacionales. Podemos ver que esto sucede a partir de objetos masivos que podemos ver, y la gravedad de la materia oscura debería hacer lo mismo.

El equipo de Yonsei apuntó el Telescopio Subaru al cúmulo de Coma, que a pesar de estar a 320 millones de años luz de distancia, es tan luminoso que sus galaxias más brillantes atraen telescopios domésticos para observar la constelación de Coma Berenices. Descubrieron que el cúmulo está afectando la luz de fuentes más distantes mucho más de lo que las galaxias dentro de él –incluso incluyendo su materia oscura asociada– podrían explicar.

Hay cierta concentración de masa entre las galaxias y, si los modelos son correctos, debería encontrarse a lo largo de los llamados filamentos intracúmulos (ICF). Un comunicado del Telescopio Subaru describe los ICF como los “extremos terminales de los filamentos de materia oscura” que se extienden a lo largo de millones de años luz.

También hay una historia en la elección del Coma Cluster. En 1933, Fritz Zwicky informó que la velocidad con la que se movían las galaxias del cúmulo de coma era tan grande que se necesitaría una cantidad asombrosa de masa para mantenerlas unidas. Zwicky demostró que hay más masa de la que proporcionaría el componente visible de estas galaxias, lo que indica que debe haber algo más, que finalmente se denominó materia oscura. Aunque la existencia de la materia oscura ya se había propuesto antes y no fue generalmente aceptada hasta décadas más tarde basándose en las tasas de rotación galáctica, ahora se considera a Zwicky un pionero en este tema.

Los autores mapearon la distribución de masa dentro del cúmulo según el lugar donde las distorsiones en la luz más distante son más extremas, un proceso conocido como «lente débil». Compararon las ubicaciones de los picos en la masa con predicciones de dónde deberían estar estos filamentos.

Lo que los autores llaman el ICF del norte coincidió bien con las expectativas, aunque el documento que anuncia el resultado señala que el occidental se encuentra «en el extremo inferior de la distribución».

Los ICF también están mucho más densamente llenos de masa que sus alrededores (67 y 33 veces la densidad de fondo, respectivamente), informan los autores. En conjunto, los hallazgos indican que una fracción sustancial de la masa del Coma Cluster está contenida en los ICF que lo atraviesan.

Además de proporcionar más pruebas de la existencia de materia oscura, algo aceptado por la gran mayoría de los astrónomos, el trabajo indica que nuestra comprensión de su distribución va por buen camino.

Por otro lado, dado que estos ICF no son visibles cuando simplemente contamos las galaxias y medimos su brillo, los autores sugieren que probablemente se estén subestimando las masas de los cúmulos.

El estudio se publica en Nature Astronomy.