Primera detección de un anillo de materia oscura en un cúmulo de galaxias

Un fantasmagórico anillo de materia oscura en un cúmulo de galaxias, detectado con el telescopio espacial Hubble, se ha convertido en una de las evidencias más sólidas disponibles hasta ahora de la existencia de materia oscura en el universo.

El hallazgo, que será publicado el 1 de Junio en la revista Astrophysical Journal, representa además el primer ejemplo en que la materia oscura se distribuye de forma sustancialmente distinta de la materia ordinaria.

El cúmulo ZwCl0024+1652 (llamado Cl 0024+17 en la publicación) está a 5.000 millones de años luz de la Tierra. El anillo, que mide 2.6 millones de años luz de lado a lado, fue hallado de forma inesperada, mientras el grupo de astrónomos estudiaba la distribución de materia oscura dentro del cúmulo.

Los astrónomos sospechan desde hace tiempo que la materia oscura es una fuente adicional de gravedad, que mantiene unidos a los cúmulos de galaxias. Si los cúmulos contaran sólo con la gravedad generada por la masa de las estrellas visibles, se disgregarían.

Aunque se desconoce la naturaleza de la materia oscura, se especula con que esté hecha de un tipo de partícula elemental que inunda el Universo.

“Es la primera vez que detectamos materia oscura en una única estructura, diferente de la distribución del gas y de las galaxias del cúmulo”, ha dicho el astrónomo M. James Jee, de la Universidad Johns Hopkins, EEUU, y uno de los miembros del equipo que detectó el anillo de materia oscura.

"Aunque ya se ha encontrado materia oscura en otros cúmulos de galaxias, nunca hasta ahora se había detectado [constituyendo una estrcutura] tan separada del gas caliente y de las galaxias que integran el cúmulo”, prosigue Jee. Este descubrimiento “nos permite estudiar cómo de diferente es el comportamiento de la materia oscura con respecto a la materia ordinaria”.

Al estudiar la materia oscura los investigadores detectaron una ondulación en la misteriosa sustancia, algo así como las ondas que forma una piedra al caer en el agua de un estanque.

El equipo creó simulaciones por ordenador sobre lo que ocurre cuando chocan los cúmulos de galaxias: que la materia oscura cae al centro del nuevo cúmulo combinado y rebota fuera. A medida que la materia oscura se mueve hacia afuera empieza a ralentizarse por el tirón de la gravedad, y se acumula.

“Estudiando este choque estamos viendo cómo responde la materia oscura a la gravedad”, ha dicho Holland Ford, también de la Universidad Johns Hopkins y miembro del equipo. “La naturaleza está haciendo un experimento que nosotros no podemos hacer en el laboratorio, y está de acuerdo con nuestros modelos teóricos”.

La materia oscura constituye la mayor parte de la materia del Universo. La materia ordinaria, de la que están hechos las estrellas y planetas, da cuenta sólo de un pequeño porcentaje de la materia del Universo.

Detectar la materia oscura no es fácil, porque no brilla ni refleja luz. Su influencia puede detectarse por sus efectos gravitacionales sobre la luz. Por ello para localizar la materia oscura los astrónomos estudian cómo la luz de galaxias más distantes es distorsionada en arcos o filamentos por la gravedad de la materia oscura que está en primer plano del campo de visión. Es una técnica llamada lente gravitacional, y permite deducir la masa del cúmulo y la distribución de materia oscura.

“La colisión entre ambos cúmulos de galaxias creó una onda de materia oscura que dejó huellas claras en la forma de las galaxias en el fondo”, ha explicado Jee.

“Puede compararse a mirar los guijarros del fondo de un estanque con ondas en la superficie. La forma de los guijarros parece cambiar cuando las ondas pasan encima. De forma similar, las galaxias tras el anillo muestran cambios en su forma, debido a la presencia de ese denso anillo de materia oscura”.

ZwCl0024+1652 es el primer cúmulo que muestra una distribución de materia oscura significativamente distinta tanto de la distribución de las galaxias como del gas en el cúmulo.

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