La luz más antigua del universo revela patrones de materia oscura sin precedentes

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Los científicos han utilizado la luz más antigua del universo para capturar una visión sin precedentes de la distribución de la materia oscura, una sustancia inexplicable que representa la mayor parte de la masa en el cosmos, alrededor de las galaxias, informa un nuevo estudio.

Mientras que las observaciones anteriores han trazado patrones de materia oscura galáctica hasta hace 10 mil millones de años, los nuevos resultados empujan esa frontera hasta hace 12 mil millones de años. El logro revela desafíos potenciales para el modelo estándar de cosmología, un marco bien corroborado que explica gran parte de los extraños fenómenos que se han observado en el espacio.

Los científicos dirigidos por Hironao Miyatake, cosmólogo de la Universidad de Nagoya, obtuvieron “la primera detección de la distribución de la materia oscura” alrededor de las galaxias durante esta era temprana del universo, lo que “abre una nueva ventana para restringir los parámetros cosmológicos”, según un estudio publicado el lunes en el diario Cartas de revisión física.

El equipo pudo hacer este avance con la ayuda del fondo cósmico de microondas (CMB), la luz observable más antigua del universo, generada por el calor remanente del Big Bang.

“¿Mirar la materia oscura alrededor de galaxias distantes?” dijo Masami Ouchi, cosmólogo de la Universidad de Tokio y coautor del estudio, en una oracion. “Fue una idea loca. Nadie se dio cuenta de que podíamos hacer esto. Pero después de dar una charla sobre una gran muestra de galaxias distantes, Hironao se me acercó y me dijo que es posible observar la materia oscura alrededor de estas galaxias con el CMB”.

La materia oscura es uno de los mayores misterios sin resolver de la ciencia, en parte porque esta extraña sustancia no emite luz detectable. Los científicos solo saben que la materia oscura existe debido a su clara influencia gravitacional sobre la materia visible “normal”, como la que forma las estrellas, los planetas y nuestros cuerpos. Si los científicos pudieran identificar la naturaleza de la materia oscura, llenaría un gran vacío en nuestro conocimiento del cosmos que podría arrojar luz sobre una serie de otras preguntas, como la composición fundamental del universo y la evolución de galaxias como nuestra propia Vía Láctea.

La materia oscura no está distribuida uniformemente por el universo, y los grupos de ella suelen coincidir con objetos masivos hechos de materia regular, como las galaxias. Una forma de comprender cómo ha evolucionado la distribución de la materia oscura a lo largo del tiempo y, por lo tanto, cómo ha influido en la materia regular, es utilizar extraños telescopios naturales conocidos como lentes gravitacionales.

Estos lentes se crean cuando objetos masivos, como cúmulos de galaxias, se ubican frente a objetos aún más distantes desde nuestra perspectiva en la Tierra. Los campos gravitatorios de estos objetos en primer plano distorsionan la luz de los objetos de fondo de tal manera que se pueden ampliar cientos de veces, lo que permite a los científicos observar rincones distantes del universo que, de otro modo, estarían fuera de la vista.

Estas lentes cósmicas han ayudado a los investigadores a trazar un mapa de la distribución de la materia oscura desde hace diez mil millones de años, pero Miyatake y sus colegas ahora han sido pioneros en una nueva técnica que se remonta aún más atrás. El equipo utilizó Subaru Hyper Suprime-Cam Survey, un proyecto astronómico basado en Mauna Kea en Hawái, para detectar la friolera de 1,5 millones de galaxias con lentes que existieron hace 12 mil millones de años. Luego, los investigadores combinaron esas imágenes con observaciones del CMB capturadas por el satélite Planck de la Agencia Espacial Europea.

El enfoque reveló las distorsiones sutiles de las lentes de las microondas que componen esta luz antigua, lo que permitió a Miyatake y sus colegas mapear patrones clave de materia oscura antes que nunca en el universo. Además de empujar estos límites de observación, los resultados sugieren un valor ligeramente diferente para una medida cosmológica clave, esencialmente, la aglomeración de la materia, en comparación con el modelo estándar de cosmología. Si esta brecha entre la observación y la teoría se mantiene constante en estudios futuros, podría presentar un desafío para el modelo que podría requerir el advenimiento de una nueva física.

“Nuestro hallazgo aún es incierto”, dijo Miyatake en el comunicado. “Pero si es cierto, sugeriría que todo el modelo tiene fallas a medida que retrocedes en el tiempo. Esto es emocionante porque si el resultado se mantiene después de que se reduzcan las incertidumbres, podría sugerir una mejora del modelo que puede proporcionar información sobre la naturaleza de la materia oscura en sí misma”.

“Me alegró que abriéramos una nueva ventana a esa era”, concluyó.

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