El modelo actual de materia oscura, en entredicho por galaxias que se 'tambalean'

Abell S1063, un cúmulo de galaxias observado por el Telescopio Espacial Hubble. /NASA / ESA

Los halos de materia oscura constituyen el 25% de toda la materia en el Universo, pero no se puede observar directamente, por lo que es uno de los mayores misterios de la astronomía moderna. Estos halos son invisibles y rodean tanto a galaxias como a cúmulos de estas. Los cúmulos de galaxias (también denomiados clústeres), son agrupaciones masivas de hasta 1.000 galaxias inmersas en gas intergaláctico caliente y que tienen núcleos muy densos, cada uno con una galaxia masiva llamada la galaxia más brillante (BCG, por sus siglas en inglés).

Usando el Telescopio Espacial Hubble, astrónomos de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL, Suiza), han descubierto que las galaxias más brillantes dentro de los cúmulos de galaxias se tambalean en relación con su centro. Este hallazgo, según los científicos, es un "resultado inesperado" que no se sostiene con las predicciones hechas por el modelo estándar actual de la materia oscura. Las conclusiones, publicadas en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, han sido resultado del análisis de diez cúmulos de galaxias.

La teoría actual de materia oscura predice que una vez que un cúmulo de galaxias vuelve a un estado de calma después de experimentar la turbulencia de un evento de fusión, y el BCG no se mueve desde el centro del cúmulo, sino que mantiene en su lugar por la enorme influencia gravitacional de la materia oscura. Pero ahora, se ha descubierto que estos BCG no están fijados en el centro como se esperaba, sino que se mueven alrededor del centro de cada cúmulo mucho después de que el grupo haya vuelto a la normalidad. Esto revela que el centro de las partes visibles de cada cúmulo de galaxias y el centro de la masa total del cúmulo, que incluye su halo de materia oscura, se compensan, hasta en 40.000 años luz.

Dicho tambaleo de los BCG solo podría analizarse en función de que los cúmulos de galaxias estudiados actúen como lentes gravitacionales, pues son tan enormes que deforman el espacio-tiempo lo suficiente como para distorsionar la luz de objetos más distantes detrás de ellos. Este efecto, llamado lente gravitacional fuerte, se puede utilizar para hacer un mapa de la materia oscura asociada con el cúmulo, lo que permite a los astrónomos calcular la posición exacta del centro de masa y luego medir el desplazamiento del BCG desde este centro.

Por tanto, si este fenómeno es el resultado del comportamiento de la materia oscura, entonces es inconsistente con su modelo estándar y solo puede explicarse si las partículas de materia oscura pueden interactuar entre sí, lo que supone una "fuerte contradicción" con la comprensión que se tiene en la actualidad sobre la materia oscura. Este descubrimiento podría indicar que se necesita una nueva física fundamental para resolver su misterio.

Una investigación en el marco del proyecto activo del Observatorio de la Energía Oscura (DES, por sus siglas en inglés) produjo en agosto el más grande y más detallado mapa de la estructura de la materia oscura que existe hasta el momento. Puedes consultarlo aquí. 

Beatriz de Vera
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