Tres nuevos mapas arrojan luz sobre la materia oscura

Tres equipos de astrónomos han publicado nuevos mapas mejorados de la materia oscura que surca el universo.

Los tres grupos en forma independiente han graficado la sustancia misteriosa observando la forma en que su presencia distorsiona las imágenes de galaxias lejanas a medida que su luz viaja hacia la Tierra.

Además de proporcionar más conocimientos sobre la materia oscura, los estudios podrían aportar información crucial sobre otra sustancia misteriosa: la energía oscura.

Se cree que la materia y la energía oscuras  -dos sustancias sobre las que los físicos saben muy poco- conforman cerca del 95% de la masa/energía del universo. La materia oscura no puede observarse directamente, pero se cree que representa cerca del 23% de la masa/energía del universo. Su existencia se infiere a partir de la atracción gravitatoria que ejerce sobre la materia visible como la de las galaxias. Y se cree que la energía oscura, que también es invisible, representa aproximadamente el 72% de la masa/energía y su existencia se infiere a partir de la expansión acelerada del universo.

Las lentes gravitatorias

Un equipo ha utilizado los datos del Telescopio Canadá-Francia-Hawaii (CFHT, por sus siglas en inglés) para ubicar la materia oscura en cuatro regiones del cielo. El estudio CFHTLenS comprende cerca de 10 millones de galaxias que están a unos seis millones de años luz de distancia. A medida que la luz de estas galaxias viaja hacia la Tierra, se ve afectada por el campo gravitatorio de la materia oscura que va encontrando en el camino -un fenómeno conocido como lente gravitatoria. Esto distorsiona tanto las formas de las galaxias como sus orientaciones relativas cuando las vemos desde la Tierra -desviaciones que pueden utilizarse para cartografiar la densidad de la materia oscura.

Observados durante un período de cinco años, los cuatro parches diferentes del cielo fueron estudiados –cada uno de cerca de 1° por 1°- mediante la cámara MegaCam en el CFHT. Las imágenes cubren un área mucho mayor del universo que la de un mapa anterior del equipo -que sólo cubría 0,25° por 0,25°. Los mapas revelan que la materia oscura tiende a agruparse en torno a grandes cúmulos de galaxias -algo que los astrónomos esperaban, pero no podían confirmar en vastos sectores del universo.

El equipo ahora está aplicando su técnica de análisis de datos del Telescopio Muy Grande de Chile, que debería traducirse en el trazado de más mapas del cielo. “En los próximos tres años vamos a cubrir más de 10 veces el área cartografiada por el CFHTLenS, acercándonos cada vez más a nuestro objetivo que es comprender el lado oscuro y misterioso del universo”, dice Koen Kuijken,  miembro del equipo de la Universidad de Leiden, de los Países Bajos.

Brillo de corte

Los otros dos mapas de la materia oscura fueron realizados por dos grupos independientes, y ambos afirman ser los primeros en demostrar que las mediciones de “corte cósmico” pueden realizarse  inequívocamente con telescopios terrestres. La cizalla cósmica es un tipo de lente gravitatoria que hace que un objeto distante se vea estirado –convirtiendo, por ejemplo, una imagen circular en elíptica. Mediante el análisis de la cizalla cósmica de imágenes de galaxias lejanas recogidas durante más de nueve años por el Sloan Digital Sky Survey o SDSS (Exploración Digital del Espacio Sloan), los equipos fueron capaces de crear grupos de materia oscura.

Uno de los equipos con sede principal en el Fermilab y el otro en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (LBNL, por sus siglas en inglés) han sido capaces de mejorar sus mediciones mediante la combinación de varias instantáneas de las mismas partes del cielo tomadas en el período 2000-2009. Conocido como “co-adición”, este proceso ayuda a reducir los efectos de la distorsión atmosférica en las medidas de corte y a aumentar la potencia de las señales de galaxias muy distantes y muy débiles.

Los mapas de materia oscura resultantes pueden utilizarse para adquirir más conocimientos sobre la energía oscura, porque la energía oscura debería tener un efecto importante en la forma en la que la materia oscura se distribuye en el universo -en particular en la forma en que tiende a agruparse.

“La comunidad ha estado contribuyendo a las medidas de corte desde hace varios años”, dice Eric Huff, miembro del equipo del LBNL. “Pero también ha habido cierto escepticismo en cuanto a si las medidas pueden obtenerse con la precisión suficiente como para limitar la energía oscura. Demostrar que se puede obtener la precisión requerida en estos estudios es algo importante para la próxima generación de grandes exploraciones”.

Acerca del autor

Hamish Johnston es editor de physicsworld.com

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Category: Actualidad Astronómica