El universo contiene cinco veces más materia obscura que luminosa

Neil Calder

La materia obscura –aquella sustancia huidiza que compone a más de un cuarto del universo– ha sido observada por primera vez de manera aislada.
Marusa Bradac del Instituto Kavli para Astrofísica de Partículas y Cosmología (KIPAC), ubicado en el Centro de Aceleración de Partículas de Stanford (SLAC) del Departamento de Energía de EEUU, y sus colegas hicieron las observaciones hito estudiando un cúmulo galáctico a 3.000 millones de años luz de distancia.
Vía La Epoca

"Habíamos predicho la existencia de materia obscura durante décadas; ahora la hemos visto en acción", dijo Bradac, "Esto es revolucionario".
La materia obscura es, en su esencia, distinta de la materia común. Es invisible aún para los telescopios modernos, pues no emite luz o calor, y parece ser que interactúa únicamente a niveles gravitacionales (muy sutiles) con la otra materia. En contraste, la materia luminosa representa todo lo que se asocia comúnmente con el universo: las galaxias, las estrellas, el gas y los planetas.
Observaciones anteriores habían indicado que sólo un pequeño porcentaje de la masa en el universo podía ser descrito a través de la materia normal para poder explicar la expansión del universo. Esta investigación es la primera en detectar materia luminosa y materia obscura independientes la una de la otra, con la materia luminosa agrupada en una región y la materia obscura agrupada en otra. Estas observaciones demuestran que existen dos tipos de materia: una visible y otra invisible.
Los resultados también apoyan la teoría que el universo contiene cinco veces más materia obscura que materia luminosa. "Un universo que está dominado por materia obscura parece ilógico, por lo tanto, quisimos probar si existían errores en nuestra lógica", dijo Doug Clowe de la Universidad de Arizona, uno de los principales colaboradores del estudio. "Consideramos que estos resultados prueban que existe la materia obscura".
La investigación se basa en las observaciones de una estructura cósmica notable llamada racimo de concentración bala ("bullet cluster"). Se trata en realidad de una estructura de dos concentraciones de galaxias que se atraviesan. Cuando las dos concentraciones se cruzan a una velocidad de diez millones de millas por hora, la materia luminosa en cada concentración interactúa con la materia luminosa en la otra concentración, haciendo que la velocidad disminuya. Pero la materia obscura en cada concentración no interactúa, pasa de largo sin alternación alguna. Esta diferencia en la interacción hace que la materia obscura navegue por delante de la materia luminosa, separando cada concentración en dos componentes: materia obscura por delante y materia luminosa atrás.
Para detectar esta separación entre materia obscura y luminosa, los investigadores han comparado imágenes de rayos X de materia luminosa con mediciones de la masa total de las concentraciones. Para obtener la masa total obtuvieron mediciones de un fenómeno llamado óptica gravitacional, que ocurre cuando el campo gravitatorio de la concentración distorsiona la luz de las galaxias que se encuentran detrás. Mientras mayor la distorsión, más masiva la concentración.
Midiendo estas distorsiones con el telescopio espacial Hubble, los telescopios Magellan y el Very Large Telescope, el equipo hizo un mapeo de la ubicación de toda la masa del racimo de concentración bala; luego compararon estas mediciones con imágenes de rayos X de la materia luminosa tomadas en el Observatorio Chandra de rayos X y descubrieron cuatro cúmulos de materia distintos: dos grandes de materia obscura alejándose rápidamente de la colisión y dos cúmulos más pequeños de materia luminosa por detrás. La separación espacial de los cúmulos demuestra que existen dos tipos de materia, y la diferencia extrema en su comportamiento es una muestra de la naturaleza distinta de la materia obscura.
"Estas mediciones son fascinantes y obligan a tomarlas en cuenta", dijo el director del KIPAC, Roger Blandford. "La prueba directa que la materia obscura posee las propiedades que se presumían sobre la base de argumentos indirectos, demuestra que estamos en buen camino hacia una comprensión de la estructura del universo".
El equipo incluye a Douglas Clowe y Dennis Zaritsky del Steward Observatory de la Universidad de Arizona, Anthony Gonzalez de la Universidad de Florida, Maxim Markevitch, Scott Randall, Christine Jones y William Forman de HarvardSmithsonian Center for Astrophysics, Tim Schrabback de Universidad de Bonn, y Phil Marshall de KIPAC. Este trabajo recibió el apoyo del National Science Foundation y de NASA. El proyecto también fue parcialmente apoyado por el Departamento de Energía de EEUU a través de Stanford Linear Accelerator Center.

Neil Calder es miembro de Stanford Linear Accelerator Center/Traducido por Leonardo Humérez Bloch