Esta semana, los científicos con la colaboración Dark Energy Survey (DES) lanzaron el primero de una serie de mapas detallados que trazan la distribución de la materia oscura inferida de sus efectos gravitacionales. Los nuevos datos muestran grandes filamentos de materia oscura donde se encuentran galaxias visibles y cúmulos de galaxias y vacíos cósmicos donde residen muy pocas galaxias.
"Nuestro análisis hasta ahora está en línea con lo que predice la imagen actual del universo", dijo Chihway Chang del Instituto Federal Suizo de Tecnología (ETH) en Zurich, uno de los líderes del análisis. "Al hacer zoom en los mapas, hemos medido cómo la materia oscura envuelve galaxias de diferentes tipos y cómo juntas evolucionan a lo largo del tiempo cósmico".
La investigación y los mapas, que abarcan una gran área del cielo, son el producto de un esfuerzo masivo de un equipo internacional de los Estados Unidos, el Reino Unido, España, Alemania, Suiza y Brasil. Anunciaron sus nuevos resultados en la reunión de la American Physical Society (APS) en Baltimore, Maryland.
Según los cosmólogos, las partículas de materia oscura fluyen y se agrupan a lo largo del tiempo en regiones particulares del cosmos, a menudo en los mismos lugares donde se forman y se agrupan las galaxias. Con el tiempo, se desarrolla una "red cósmica" en todo el universo. Aunque la materia oscura es invisible, se expande con el universo y siente la fuerza de la gravedad. Luego, los astrofísicos pueden reconstruir mapas de él al inspeccionar millones de galaxias, al igual que uno podría inferir la orientación cambiante de una bandada de pájaros a partir de su sombra que se mueve por el suelo.
Los científicos del DES crearon los mapas con una de las cámaras digitales más potentes del mundo, la Cámara de Energía Oscura (DECam) de 570 megapíxeles, que es particularmente sensible a la luz de galaxias distantes. Está montado en el telescopio Víctor M. Blanco de 4 metros, ubicado en el Observatorio Interamericano Cerro Tololo en el norte de Chile. Cada una de sus imágenes registra datos de un área 20 veces el tamaño de la luna vista desde la tierra.
Además, DECam recopila datos casi diez veces más rápido que las máquinas anteriores. Según David Bacon, del Instituto de Cosmología y Gravitación de la Universidad de Portsmouth, “esto nos permite mirar más profundamente en el espacio y ver los efectos de la materia oscura y la energía oscura con mayor claridad. Irónicamente, aunque estas entidades oscuras constituyen el 96% de nuestro universo, verlas es difícil y requiere grandes cantidades de datos ".
El telescopio y sus instrumentos permiten mediciones precisas utilizando una técnica conocida como "lente gravitacional". Los astrofísicos estudian las pequeñas distorsiones y el cizallamiento de las imágenes de galaxias debido a la atracción gravitacional de la materia oscura a su alrededor, similar a las imágenes deformadas de objetos en una lupa, excepto que las galaxias con lentes observadas por los científicos del DES son al menos 6 mil millones de luz. años de distancia.
Chang y Vinu Vikram (Laboratorio Nacional de Argonne) lideraron el análisis, con el que rastrearon la red de materia oscura con detalles sin precedentes en 139 grados cuadrados del hemisferio sur. "Medimos las distorsiones apenas perceptibles en las formas de aproximadamente 2 millones de galaxias para construir estos nuevos mapas", dijo Vikram. Esto equivale a menos del 0,4% de todo el cielo, pero la encuesta DES completada trazará más de 30 veces esta área en los próximos años.
Presentaron su trabajo de investigación para su publicación en un próximo número de Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society, y el equipo DES lo lanzó públicamente como parte de un conjunto de documentos en el servidor arXiv.org el martes.
La precisión y el detalle de estos grandes mapas contiguos producidos por los científicos del DES permitirán realizar pruebas de otros modelos cosmológicos. "Estoy realmente entusiasmado con lo que estos mapas nos dirán sobre la materia oscura en los cúmulos de galaxias, especialmente con respecto a las teorías de la gravedad modificada", dice Robert Nichol (Universidad de Portsmouth). El modelo de gravedad de Einstein, la relatividad general, podría ser incorrecto en grandes escalas cosmológicas o en las regiones más densas del universo, y la investigación en curso con el Dark Energy Survey facilitará la investigación de esto.
