Astrónomos captan la materia oscura más lejana del universo
Está situada a 12.000 millones de años y a solo 1.700 millones de años después del comienzo del Big Bang
Se trata de la mirada a la materia oscura más lejana atrás en el tiempo que se tenga registro, según los resultados del trabajo científico que se publica en la revista Physical Review Letters y está liderado por la Universidad de Nagoya (Japón). “Los hallazgos ofrecen la prometedora posibilidad de que las reglas fundamentales de la cosmología difieran al examinar la historia temprana del universo”, explican los autores en una nota de la universidad.
La materia oscura, cuya existencia se formuló hace más de medio siglo, no emite luz pero ejerce atracción gravitatoria sobre la materia ordinaria -planetas, cuerpos o estrellas que vemos brillar-. Esta atracción gravitatoria puede distorsionar o desviar la luz procedente de galaxias distantes de fondo, un fenómeno llamado lente gravitacional; este efecto es más intenso cuanta más masa tiene la galaxia o cúmulo de galaxias que curva la luz. Los científicos pueden medir la cantidad de materia oscura alrededor de una galaxia a partir de esta distorsión. Como la materia oscura -al igual que la convencional-, desvía la trayectoria de la luz, se puede hacer una estimación de cuánta masa (y por lo tanto, cuánta materia oscura) está produciendo la distorsión. Sin embargo, esto tiene un límite, ya que las galaxias situadas en las zonas más profundas del universo son increíblemente débiles y se necesitan muchas para detectar la señal y medir esa distorsión.
Esto ha hecho que solo se haya podido analizar la materia oscura de hace no más de 8.000-10.000 millones de años, según la Universidad de Nagoya. Para superarlo y observar la materia oscura desde los confines del universo, el equipo dirigido por Hironao Miyatake, de la citada universidad, en colaboración con la Universidad de Tokio, el Observatorio Astronómico Nacional de Japón y la Universidad de Princeton, utilizó una fuente diferente de luz de fondo, las microondas liberadas por el propio Big Bang. Se trata de la radiación de fondo de microondas (CMB en sus siglas en inglés), que corresponde a la primera luz liberada por el cosmos, cuando solo tenía 380.000 años, y que permanece como si fuera un fósil. “La mayoría de los investigadores utilizan galaxias fuente para medir la distribución de la materia oscura desde el presente hasta hace ocho mil millones de años”, detalla Yuichi Harikane, de la Universidad de Tokio.
Sin embargo, declara: “Pudimos mirar más atrás en el pasado porque utilizamos el CMB más lejano para medir la materia oscura. Por primera vez, la medimos desde casi los primeros momentos del universo”. “Me alegra que hayamos abierto una nueva ventana a esa época”, afirma Miyatake, quien agrega: “Hace 12.000 millones de años las cosas eran muy diferentes. Se ven más galaxias en proceso de formación que en la actualidad; también empiezan a formarse los primeros cúmulos de galaxias”. Estos últimos comprenden entre 100 y 1.000 galaxias unidas por la gravedad con grandes cantidades de materia oscura. “Este resultado ofrece una imagen muy coherente de las galaxias y su evolución, así como de la materia oscura dentro y alrededor de las galaxias, y de cómo esta imagen evoluciona con el tiempo”, señala la científica Neta Bahcall, de Princeton.
Uno de los aspectos más significativos de los hallazgos del equipo es la posibilidad de que la materia oscura sea menos grumosa en el universo primitivo de lo que sugieren muchos modelos actuales. Por ejemplo, el modelo Lambda-CDM ampliamente aceptado sugiere que las pequeñas fluctuaciones en el CMB deberían haber resultado en la creación de bolsas de materia densamente empaquetadas por la gravedad. Estas fluctuaciones eventualmente hacen que la materia colapse para formar galaxias, estrellas y planetas, y también deberían dar como resultado bolsas densas de materia oscura.
Los autores resaltaron la distribución hallada de la materia oscura. Los resultados de este estudio no concuerdan con los modelos cosmológicos más aceptados. “Nuestro hallazgo es todavía incierto, pero si es cierto, sugeriría que todo el modelo tiene defectos a medida que se retrocede en el tiempo”, concluye Miyatake. El equipo continuará recopilando datos para evaluar si el modelo Lambda-CDM se ajusta a las observaciones de materia oscura en el universo primitivo o si es necesario revisar las suposiciones detrás del modelo.
Los datos utilizados por el equipo para llegar a sus hallazgos se originaron en la Encuesta Subaru Hyper Suprime-Cam, que analiza los datos de un telescopio en Hawaii. Pero los investigadores han utilizado solo un tercio de estos datos hasta el momento, lo que significa que podría estar disponible un mejor mapa de distribución de materia oscura a medida que se incorporan el resto de las observaciones.
El equipo también espera con interés los datos del Legacy Survey of Space and Time (LSST) del Observatorio Vera C. Rubin, que podrían permitir a los investigadores observar la materia oscura incluso más atrás en el tiempo. “LSST nos permitirá observar la mitad del cielo”, dijo Harikane. “No veo ninguna razón por la que no podamos ver la distribución de la materia oscura hace 13 mil millones de años”.
