NeoFronteras

En este montaje en falso color los objetos amarillentos constituyen las galaxias de los dos cúmulos, la materia oscura sería lo representado en azul y el gas ordinario que se deja detrás está en rojo. Foto: NASA.

Una colisión cósmica entre cúmulos de galaxias aporta pruebas de la existencia de la materia oscura.
Los astrofísicos afirman que en el universo está dominado por una materia desconocida que constituye la mayor masa del mismo. La materia oscura deja evidencias de sus existencia a través de su influencia gravitatoria, pero no emite luz (no está constituida por estrellas) ni tampoco la bloquea (no forma nubes de gas o polvo). Se desconoce la verdadera naturaleza de esta materia. Se ha dicho que podría consistir en agujeros negros, en partículas exóticas masivas débilmente interactúantes, enanas marrones, etc. De momento su naturaleza es un misterio.
También se ha propuesto que semejante materia simplemente no existe y que las leyes de la gravedad que normalmente se aplican fallan, proponiendo otras alternativas basadas en modificaciones de las leyes ya conocidas y que se comportan de distinta manera a esas distancias explicando los fenómenos observados. En estas teorías alternativas la gravedad producidad por la materia ordinaria es más intensa a grandes distancias que las leyes de Newton o Einstein predicen.
Aclarar si esta materia realmente existe o si nuestros modelos gravitatorios son correctos a esas escalas es algo muy importante en la cosmología moderna. Ahora Doug Clowe de University of Arizona en Tucson (EEUU) y sus colaboradores muestran que efectivamente el Universo está dominado por la materia oscura y se basan en la observación de la colisión entre dos cúmulos de galaxias que separa la materia ordinaria de la oscura.
Parece que han observado la influencia gravitatoria de nubes aisladas de materia oscura por primera vez. Normalmente esto no es posible porque ambos tipos de materia suelen estar mezclados.
El objeto 1E0657-556 está compuesto por dos cúmulos de galaxias que entraron en colisión a 4700 kilómetros por segundo hace 100 millones de años. La energía empleada en esta colisión sería suficiente como para vaporizar la Tierra trillones de veces y probablemente constituye el fenómeno conocido más energético después del Big Bang.
La colisión calienta las nubes de gas ordinario que hay en estos objetos y termina emitiendo rayos X que gracias al telescopio Chandra pueden ser observados. Pero en este caso dichas nubes de gas parecen estar centradas en un sitio que no corresponde al centro gravitatorio del sistema, cosa que es no habitual.
El campo gravitatorio se midió con el telescopio espacial Hubble y el telescopio Magallanes del ESO. Para hacer esto se utilizaron el efecto de lente gravitatoria.
Según la relatividad general todo cuerpo masivo curva el espacio a su alrededor y todo objeto embebido en ese espacio, incluida la luz se ve obligado a obedecer a esa geometría no plana. Las galaxias cúmulos de galaxias son objetos masivos y algunas veces otros objetos muy distantes se encuentran lejos de ellos formando una alineación perfecta respecto a nosotros. En condiciones normales esos objetos lejanos serían invisibles, pero debido a este efecto vemos un anillo u otro tipo de objetos satélites (anillos de Einstein, cruces de Einstein, etc) que son las imágenes muy distorsionadas de esos objetos. La ventaja de estudiar estos fenómenos es que brindan a los astrónomos una manera directa de medir la masa total del sistema. Se mide por tanto la suma del efecto gravitatorio de la materia oscura y de la ordinaria, pero la ordinaria, como se puede ver puede ser restada del total. Entonces se puede medir la cantidad y distribución de materia oscura mediante el efecto gravitatorio que produce aunque la materia en sí sea invisible.
Las observaciones muestran que los dos cúmulos, que han pasado uno a través del otro, están de nuevo separados y mantenidos por nubes densas de materia oscura. El gas caliente ordinario forma una nube que ha sido dejada atrás por la colisión.
La separación se produce porque la materia oscura no interacciona con la materia ordinaria y no sufre las mismas fuerzas de arrastre que el gas ordinario (Vídeo con una animación del fenómeno). Las fuerzas de arrastre están causadas por las interacciones electromagnéticas entre átomos y la materia oscura sólo interactúa gravitatoriamente con la ordinaria y no electromagnéticamente.
Según Clowe estos resultados no pueden ser explicados por los modelos de leyes de gravedad modificadas por lo que se apoyaría la idea de que la materia oscura realmente existe.

Fuentes:
Universidad de Florida.
Chandra.

Referencia: Astrophysical Journal Letters.