Mira, la estrella cometa

El Hubble descubre un anillo de materia oscura

Con la ayuda del Telescopio Espacial Hubble, se ha detectado un inmenso anillo de materia oscura alrededor de un cúmulo de galaxias.

Hace unos meses nos hacíamos eco de: La materia oscura, detectada por primera vez. De nuevo, el Telescopio Espacial Hubble ha vuelto a detectar la escurridiza y misteriosa materia oscura, y al igual que la vez anterior, debido al choque de cúmulos de galaxias que han creado una enorme lente gravitatoria.

El anillo de materia oscura mide unos 2,6 millones de años luz de diámetro. Está en un cúmulo de galaxias situado a 5.000 millones de años luz de distancia. Aunque en algunos medios se ha dado a entender que esta es la primera vez que se detecta la materia oscura, esto no es cierto. Ya se había detectado anteriormente, no una vez, sino en varias ocasiones en diferentes cúmulos de galaxias. La verdadera importancia de este descubrimiento, es que esta vez, la materia oscura aparece claramente separada de la nube de gas y de las galaxias que forman el cúmulo. Esto puede permitir y facilitar mucho su estudio, y entender en que se diferencia la materia oscura de la materia normal. 

La materia oscura, su existencia

La materia oscura, tanto su existencia cómo cual es su esencia, es uno de los más grandes misterios actuales que intriga a los astrónomos. La materia oscura es llamada así porque se detecta su efecto gravitatorio pero no se la puede ver, por ejemplo, en forma de estrellas. Al analizar la rotación de galaxias o la dinámica de los cúmulos de galaxias, se observa que se comportan como si hubiera más gravedad de la que parece existir. Como de momento, y por lo que sabemos, la gravedad sólo puede estar causada por la materia, se deduce que en esas galaxias y en esos cúmulos, debe haber algún tipo de materia que, aunque no la vemos, ocasiona la gravedad que explica los movimientos de las estrellas dentro de las galaxias y los movimientos de las galaxias dentro de los cúmulos.  

Otra prueba de la existencia de materia oscura ocurre con las lentes gravitatorias. En ellas, la luz de un objeto muy lejano, pasa cerca de un cúmulo de galaxias antes de llegar a nosotros. Pues bien, esa luz se desvía al pasar cerca de ese cúmulo de galaxias debido a su enorme gravedad, produciendo un efecto de lente. Pero mirando la cantidad de estrellas y de galaxias en ese cúmulo ¡no debería tener tanta gravedad! Así que una vez más ¡falta materia! Y por tanto, se deduce que en ese cúmulo debe haber un tipo de sustancia, todavía desconocida que, aunque indetectable de momento, ocasiona la gravedad añadida. A esa sustancia, se le llama materia oscura. 

La materia oscura, composición y cantidad

La composición de esa materia oscura es desconocida. No parece que sean estrellas, planetas, asteroides, nubes de gas, etc. Como no emite ni refleja nada de luz o de calor no parece ser materia convencional. 

Sin embargo, la cantidad de materia oscura que existe sí la podemos estimar. Es cinco veces superior a la materia normal. Es decir, si en una galaxia calculamos que hay 100.000 millones de estrellas que causan parte de la gravedad, debe haber también una materia oscura, equivalente a 500.000 millones de estrellas, que ocasiona 5 veces más gravedad para así completar la gravedad total que observamos en esa galaxia. 

Descubriendo el anillo

El anillo de materia oscura fue descubierto inesperadamente por los investigadores mientras estudiaban la distribución de materia oscura en el cúmulo de galaxias ZwCl0024+1652 situado a 5.000 millones de años luz de la Tierra. El anillo que vemos en la imagen tiene un diámetro de 2,6 millones de años luz. La Galaxia de Andrómeda, la más cercana a la Vía Láctea, está situada a 3 millones de años luz. Si Madrid fuera nuestra Vía Láctea y Andrómeda estuviera situada en Segovia, este cúmulo de galaxias estaría a una distancia equivalente a la que separa Madrid y la Luna.

La técnica para descubrir el anillo de materia oscura consistió en estudiar las imágenes distorsionadas de las galaxias muy lejanas que están detrás del cúmulo (derecha de la imagen de la cabecera). Estás galaxias se ven distorsionadas porque su luz ha sido curvada por la gravedad al pasar por las cercanías del cúmulo de galaxias. Estudiando estas distorsiones, se puede calcular la distribución y la intensidad de la gravedad del cúmulo de galaxias que ha causado esas distorsiones. Teniendo la gravedad, se puede deducir la cantidad y la situación de la materia que ocasiona esa gravedad. 

Cuando tuvieron los primeros resultados, y observaron una extraña onda, creyeron que se trataba de un error de los datos o de observación y necesitaron un año de comprobaciones para convencerse que el anillo era real (izquierda de la imagen de la cabecera).  

Choques de cúmulos de galaxias

El anillo está situado en un cúmulo de galaxias que colisionó con otro cúmulo de galaxias hace 1.000 o 2.000 millones de años. Esta colisión, tuvo lugar curiosamente, en la misma dirección desde la que estamos nosotros observando, es decir, de frente. Por eso, desde nuestra posición, vemos a la materia oscura, con la forma de un anillo. 

En la ocasión anterior, en el cúmulo de la Bala, (ver: La materia oscura, detectada por primera vez), la colisión tuvo lugar de lado. En cambio, en este caso, la colisión ha tenido lugar de frente.  

En la simulación, se ve el choque de los dos cúmulos de galaxias, desde dos ángulos diferentes. En la parte izquierda vemos el choque de los cúmulos de lado, tal como fue el caso del cúmulo de la Bala que se dio a conocer hace unos meses. A la derecha vemos el mismo choque de cúmulos de galaxias pero de frente, igual que ha coincidido esta vez, y por eso vemos la materia oscura en forma de anillo. 

Estas colisiones de cúmulos de galaxias, son excelentes oportunidades para estudiar la enigmática materia oscura, y así entender como interacciona con la gravedad. 

Entre el equipo internacional de astrónomos que han realizado este estudio se encuentran dos pertenecientes al Instituto de Astrofísica de Andalucía, D. Coe (Universidad Johns Hopkins University/IAA) y N. Benitez.

Mas información

  • , Telescopio Espacial Hubble (en inglés).