Racimos de galaxias revelan nuevos conocimientos de la materia oscura

Esta comparación de cúmulos de galaxias del catálogo Sloan Digital Sky Survey DR8 galaxy muestra un racimo de extendida (izquierda) y un racimo de más denso (derecha). Un nuevo estudio muestra que estas diferencias están relacionadas con el entorno de la materia oscura. Crédito: Sloan Digital Sky Survey

 

La Materia Oscura es un misterioso fenómeno cósmico que representa el 27 por ciento de toda materia y energía. Aunque la materia oscura es todo alrededor de nosotros, no podemos verlo ni sentirlo. Pero los científicos pueden deducir la presencia de materia oscura mirando la materia normal cómo se comportan las cosas alrededor de ella.

 

Racimos de galaxias, que consisten de miles de galaxias, son importantes para explorar la materia oscura porque residen en una región donde es mucho más denso que el medio de tal materia. Los científicos creen que el más pesado de un clúster es la materia más oscura que tiene en su entorno. Pero nuevas investigaciones sugieren que la conexión es más complicada que eso.

 

"Los Cúmulos de Galaxias son como las ciudades grandes de nuestro universo. De la misma manera que puedes mirar las luces de una ciudad en la noche desde un avión y deducir su tamaño, estos grupos nos dan un sentido de la distribución de la materia oscura que no podemos ver,"dijo Hironao Miyatake en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, Pasadena, California.

 

Un nuevo estudio en cartas de revisión física, liderado por Miyatake, sugiere que la estructura interna de un racimo de la galaxia está vinculada al ambiente de materia oscura que lo rodea. Esta es la primera vez que una propiedad además de la masa de un cluster se ha demostrado para ser asociado de alrededor de materia oscura.

 

Investigadores estudiaron aproximadamente 9.000 cúmulos de galaxias del catálogo galaxy Sloan Digital Sky Survey DR8 y lo dividió en dos grupos por sus estructuras internas: una en la que las galaxias individuales dentro de los racimos tienen más difusión hacia fuera y uno en el que están cerca agrupadas. Los científicos usaron una técnica llamada el lensing gravitacional, mirando cómo la gravedad de los racimos tienen curvas de luz de otros objetos, para confirmar que ambos grupos tienen masas similares.

 

Pero cuando los investigadores compararon los dos grupos, encontraron una diferencia importante en la distribución de cúmulos de galaxias. Normalmente, los cúmulos de galaxias se separan de otros grupos por 100 millones de años luz en promedio. Pero para el grupo de clústeres con galaxias  cercanas embaladas, había menos grupos vecinos en esta distancia que para los grupos más dispersos. En otras palabras, el entorno oscuro-materia determina cómo se llena un clúster con las galaxias.

 

"Esta diferencia es el resultado de los diferentes ambientes de materia oscura en la que los grupos de racimos formados. Nuestros resultados indican que la conexión entre un racimo de la galaxia y su alrededor de materia oscura no se caracteriza únicamente por la masa del racimo, sino también por su historia de formación,"dijo Miyatake.

 

Coautor del estudio David Spergel, profesor de Astronomía en la Universidad de Princeton en Nueva Jersey, ha añadido, "los estudios observacionales anteriores habían demostrado que la masa del cluster es el factor más importante en la determinación de sus propiedades globales. Nuestro trabajo ha demostrado que 'era importante': grupos más pequeños viven en ambientes a gran escala de materia oscura que los racimos más viejos. "

 

Los resultados están en consonancia con las predicciones de la teoría principal sobre el origen de nuestro universo. Después de un evento llamado inflación cósmica, un período de menos de una billonésima de segundo después del big bang, hubo pequeños cambios en la energía del espacio llamado las fluctuaciones cuánticas. Estos cambios entonces disparan una distribución no uniforme de la materia. Los científicos dicen que los cúmulos de galaxias que vemos hoy en día son el resultado de las fluctuaciones en la densidad de la materia en el universo temprano.

 

"La conexión entre la estructura interna de racimos de la galaxia y la distribución de sus alrededores de materia oscura es una consecuencia de la naturaleza de las fluctuaciones de densidad inicial establecido antes de que el universo era aún un segundo", dijo Miyatake.

 

Los investigadores continuarán explorar estas conexiones.

"Cúmulos de galaxias son ventanas notables a los misterios del universo. Mediante el estudio de ellos, podemos aprender más acerca de la evolución de la estructura a gran escala del universo y su historia temprana, así como la materia oscura y la energía oscura,"dijo Miyatake.

 

Elizabeth Landau
NASA's Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Calif.
818-354-6425
Elizabeth.Landau@jpl.nasa.gov