NeoFronteras

Filamento de materia oscura

Área: Espacio — lunes, 9 de julio de 2012

Consiguen inferir la masa de un filamento de materia oscura que está entre dos cúmulos de galaxias.

Foto
Mapa del filamento en cuestión sobre foto de la región del cielo en donde está. Fuente: Jörg Dietrich,.

Si el Universo se hubiese formado a partir de un estado perfectamente homogéneo e isótropo ninguno estaríamos ahora aquí. Tampoco habría planetas, ni estrella, ni galaxias, ni cúmulos de galaxias. Para que la gravedad operase y agregase la materia ésta necesitaba formar algún tipo grumo, de otro modo sólo habría un montón de partículas y átomos equidistantes. El Universo es homogéneo e isótropo a partir de cierta escala, pero no a pequeña escala.
Según las teorías cosmológicas actuales lo primero que hay que tener en cuenta a la hora de formar la estructura a gran escala del Universo es la materia oscura, entre otras cosas porque constituye la mayor proporción de masa (un 80% del total). La pequeñas inhomogeneidades que había al poco de darse el Big Bang crecieron según el Universo se expandía (las posibles grandes inhomogeneidades desaparecieron en el periodo de gran inflación) y la materia oscura empezó a agregarse para formar una red de filamentos similar a la espuma, con grandes huecos sin materia. Sobre esos filamentos y, sobre todo, en sus interconexiones empezó entonces a agregarse la materia ordinaria y se formaron cúmulos de galaxias.
No es fácil estudiar la materia oscura, pues es por definición invisible, ya que prácticamente sólo interacciona gravitatoriamente con la materia ordinaria. Sólo vemos los cúmulos de galaxias y las galaxias que los componen, no la red de materia oscura que los sostiene.
Una manera de inferir la presencia de materia oscura es usar la técnica de lente gravitacional. Sea con materia ordinaria u oscura, si se agrega la suficiente materia como para tener un campo gravitatorio lo suficientemente intenso el espacio a su alrededor estará curvado y la trayectoria de la luz de galaxias remotas se ve alterada. Estudiando esta alternación se puede medir la cantidad de masa que hay.
Esa suficiente cantidad de materia la tenemos en los cúmulos de galaxias, en donde hay tanto materia ordinaria como oscura. Podemos medir la cantidad de materia ordinaria y así inferir la cantidad de materia oscura que hay.
Pero como explicación alternativa está la posibilidad de que la materia oscura no exista y que simplemente nuestros modelos sobre la gravedad no son correctos y hay que modificarlos. Entonces incluso el efecto de lente gravitatoria se podría explicar gracias a los nuevos modelos. No habría materia oscura y la materia ordinaria operando a un régimen distinto al que creemos sería la causante de la lente gravitatoria.
Hay una manera de negar esta posibilidad. Si nos fijamos en uno de esos filamentos en donde no hay prácticamente materia ordinaria, pero sí bastante materia oscura, y buscamos el efecto de lente gravitatoria entonces no habría manera de hacer que la materia ordinaria fuera la causa del efecto y la materia oscura existiría realmente. Lo malo es que esos filamentos contienen poca materia y el efecto de lente gravitacional es bastante débil.
Ahora un grupo de investigadores ha tenido éxito en precisamente esto y han conseguido inferir la presencia de materia oscura en uno de esos filamentos, el que une los cúmulos Abell 222 y Abell 223. Ese filamento mide 60 millones de años luz de longitud. Lo más interesante es que este filamento tiene una orientación respecto a nuestra línea de observación que ayuda a incrementar el efecto de lente gravitatoria y de ahí el éxito a la hora de conseguir este resultado.
Jörg Dietrich, de la Universidad de Munich, y sus colaboradores estudiaron 40.000 galaxias lejanas que están detrás del hilo a la hora de medir el efecto de lente gravitatoria. Llegaron a la conclusión de que la masa total del filamento esta entre 6,5×1013 y 9,8×1013 unidades de masas solares.
Examinando datos en rayos X del telescopio XMM-Newton pudieron medir la cantidad de gas caliente (materia ordinaria) y calcularon que sólo un 9% de la masa total se debe a gas. Las simulaciones computacionales indicarían que otro 10% podrían deberse a estrellas y galaxias. Es decir, gran parte del hilo cósmico estaría hecho de materia oscura.
Futuras campañas con otros sistemas observacionales permitirán medir mejor el efecto, como con Astro-H (se lanzará en 2014) o con la misión Euclides (para 2019).
Este resultado, por tanto, apoya la teoría de la materia oscura en detrimento de las teorías que abogan por modificar los modelos gravitatorios.

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Fuentes y referencias:
Artículo original.

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3 Comentarios

  1. r:

    Me encanta la información. Muchas gracias por el artículo. Todos los días se aprende algo nuevo en esta web ¡Y en español!

  2. lluís:

    Por el hilo se saca el ovillo. Si realmente hay un hilo,ahora sólo faltaría saber de qué está hecha la materia oscura.Particularmente me gustó, dentro de las teorías que pretenden modificar la gravedad,la idea del ” Concepto de Masa Modificado”, publicada en este mismo sitio.A ver sí dentro de unos días vemos aquí un artículo que diga ” Resaca sobre el filamento de materia oscura”.No hace falta decir que como siempre la última palabra la tiene la naturaleza.
    Saludos.

  3. Juan Manuel:

    A propósito de esta huidiza materia oscura existe otro equipo de invetigadores al mando de Stefano Profumo que también andan en pos de esta materia, pero su modo de detectarla es aprovechando un flujo de radiación que solo en apariencia “sale” de un hoyo negro supermasivo del centro de las galaxias, esta radiación electrónica al encontrarse con la materia oscura pasa a un estado extradimensional provocando un efecto que genera rayos gamma que pueden ser detectados en el fermilab de la NASA. Me pregunto si esta materia existe, algún día podremos manejarla, por ejemplo para viajar por el cosmos, además quizá la forma filamentosa no sea un capricho y refleje indirectmante parte de su naturaleza ?

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