Ubican la materia oscura en un cúmulo de galaxias lejano

Dos equipos de astrofísicos de Dinamarca, Israel, Francia y Estados Unidos han utilizado datos obtenidos mediante distintos telescopios para averiguar la distribución de la materia oscura en un cúmulo de galaxias conocido como Abell 383 ubicado a unos 2 300 años luz de la Tierra. Además de indicar la ubicación de la materia oscura en un mapa bidimensional del cielo, los equipos lograron determinar su distribución hacia el fondo según se observa desde la Tierra.

Desde hace tiempo se ha tratado de desentrañar la naturaleza de la materia oscura. Su presencia queda delatada mediante sus efectos gravitacionales, pues se trata de un material invisible que no emite o absorbe luz alguna. Mediante este método se ha descubierto que existe seis veces más materia oscura que de la «normal» en el Universo.

Los cúmulos de galaxias son las estructuras gravitacionales de mayor tamaño del Universo y su importancia es considerable en la investigación de la materia oscura. Para analizar estos objetos es necesario determinar con precisión su estructura tridimensional y su masa, pues es en su centro donde se encuentra la mayor concentración de materia oscura.

En dos nuevos estudios publicados en Astrophysical Journal y Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, los equipos referidos proporcionan las imágenes tridimensionales más precisas obtenidas hasta la fecha de la materia oscura en un cúmulo de galaxias.

Sus descubrimientos muestran que la materia oscura posee la forma de un balón de rugby gigantesco y que el vértice de dicha geometría se sitúa cerca de la línea de visión desde la Tierra. También indican que la mayor parte de la materia del cúmulo adopta la forma de gas caliente.

Combinación de observaciones

La técnica de investigación adoptada en estos trabajos es una combinación de observaciones mediante rayos X de «materia normal» del cúmulo e información extraída del efecto de lente gravitacional que se produce en los datos ópticos. Las lentes gravitacionales provocan que la materia del cúmulo, tanto normal como oscura, se desvíe y distorsione la luz visible de las galaxias que se encuentran detrás.

Esta distorsión es muy acusada en algunas zonas de la imagen y genera un arqueamiento en algunas de las galaxias observadas. En otras zonas de la imagen la distorsión es leve. Para estudiar los efectos de la distorsión y ubicar la materia oscura se utilizan análisis estadísticos.

El equipo europeo concluyó que la mayor concentración de materia oscura en el centro del cúmulo concuerda con la mayoría de las teorías vigentes en la actualidad.

No obstante, el equipo estadounidense halló datos que confirman que la cantidad de materia oscura no alcanza su máximo en el centro tal y como predice el modelo estándar de materia oscura fría. En su artículo se describe esta situación como «el argumento más sólido hasta la fecha» en discrepancia con la teoría.

Las divergencias entre las conclusiones de los dos equipos probablemente surjan de diferencias en los corpus y en el modelo matemático empleado.

Una diferencia importante radica en que el equipo europeo utilizó información de velocidad en la galaxia central que le permitió estimar la densidad de la materia oscura a distancias de sólo 6 500 años luz del centro del cúmulo.

En cambio, el equipo estadounidense no empleó datos de velocidad y sus cálculos de densidad no permitieron acercarse tanto al centro del cúmulo, quedándose a unos 80 000 años luz. Los datos utilizados en los dos estudios se obtuvieron mediante el Observatorio de rayos X Chandra, el Telescopio Espacial Hubble, el VTL, y el Sloan Digital Sky Survey de la NASA, así como del telescopio espacial Subaru de Japón.