Los científicos vislumbran la materia oscura más antigua jamás observada en el universo

Lo poco que sabemos de materia oscura proviene de cálculos basados ​​en el brillo de las galaxias circundantes. Sin embargo, cuanto más lejos miramos, más tenue es la luz de las estrellas, lo que dificulta ver la influencia sutil de esta fuerza tan misteriosa.

Ahora, una colaboración entre astrónomos de Japón y EE. UU. ha encontrado una forma diferente de iluminar la oscuridad distante, al estudiar la forma en que las masas sombrías de materia oscura distorsionan el brillo de fondo del cosmos.

Como fotos arrojadas desde un automóvil en movimiento, la historia completa de nuestro Universo se extiende por la inmensidad del espacio. Para ver una sucesión de momentos clave, todo lo que tenemos que hacer es seguir mirando más adelante en la carretera.

Desafortunadamente, la expansión creciente de todo no ha sido amable con esas instantáneas más antiguas, estirando sus paletas de luz estelar hasta que están tan vacías de energía que nos parecen poco más que brasas brillantes.

Es una pena que no podamos verlos como son. Si esas primeras galaxias se parecen en algo a las que vemos mucho más tarde en la línea de tiempo del Universo, sus estructuras deberían estar influenciadas por bolsas de gravedad producidas por… bueno, no tenemos la menor idea.

Se llama materia oscura solo porque no irradia ninguna información que nos diga algo sobre su naturaleza. Es probable que sea algún tipo de masa similar a una partícula con pocas propiedades, no muy diferente a un neutrino. Existe una posibilidad externa de que sea un reflejo de algo que hemos entendido mal sobre la configuración del espacio y el tiempo.

En resumen, todavía no tenemos una teoría concreta sobre dónde encaja este fenómeno con la física existente. Entonces, obtener una medida precisa de cómo se veían esos superantiguos halos de materia oscura al menos nos diría si han cambiado con el tiempo.

No podemos estimar su masa total, tanto invisible como brillante, midiendo su luz pálida. Pero es posible utilizar la forma en que su masa colectiva distorsiona la luz de las estrellas que pasa a través del espacio circundante.

Esta técnica de lente funciona lo suficientemente bien para grandes grupos de galaxias vistas hace unos 8 a 10 mil millones de años. Sin embargo, cuanto más atrás queramos ver, menos radiación estelar hay en el fondo para analizar las distorsiones.

Según el astrofísico de la Universidad de Nagoya Hironao Miyatake y sus colegas, hay otra fuente de luz que podríamos usar, llamada fondo cósmico de microondas (CMB).

Piense en el CMB como la primera foto del cosmos recién nacido. El eco de luz liberado cuando el Universo tenía alrededor de 300.000 años, ahora impregna el espacio en forma de una radiación débil.

Los científicos utilizan patrones sutiles en este fondo para probar todo tipo de hipótesis sobre las primeras fases críticas de la evolución del Universo. Sin embargo, usarlo para estimar la masa promedio de las galaxias distantes y la distribución de los halos de materia oscura que las rodean fue una novedad.

“Fue una idea loca. Nadie se dio cuenta de que podíamos hacer esto”. dice Masami Ouchi, astrofísico de la Universidad de Tokio.

“Pero después de dar una charla sobre una gran muestra de galaxias distantes, Hironao se me acercó y me dijo que podría ser posible observar la materia oscura alrededor de estas galaxias con el CMB”.

Hironao y sus colegas se centraron en un conjunto especial de objetos de formación de estrellas distantes llamados Lyman rompe galaxias.

Usando una muestra que consta de casi 1,5 millones de estos objetos recopilados a través de la encuesta del Programa Estratégico Hyper Suprime-Cam Subaru, analizaron patrones en la radiación de microondas tal como los ve el satélite Planck de la Agencia Espacial Europea.

Los resultados proporcionaron a los investigadores una masa de halo típica para galaxias de hace cerca de 12 mil millones de años, una era que era bastante diferente a la que vemos más cerca de casa hoy.

De acuerdo con la teoría cosmológica estándar, la formación de esas primeras galaxias estuvo determinada en gran medida por las fluctuaciones en el espacio que exageraron la acumulación de materia. Curiosamente, estos nuevos hallazgos de masas galácticas tempranas reflejan una acumulación de materia que es menor de lo que predicen los modelos favoritos actuales.

“Nuestro hallazgo aún es incierto”, dice Miyatake. “Pero si es cierto, sugeriría que todo el modelo tiene fallas a medida que retrocedes en el tiempo”.

Revisar los modelos existentes sobre cómo se unieron los elementos recién horneados para formar las primeras galaxias podría revelar brechas que también pueden explicar los orígenes de la materia oscura.

A pesar de lo descoloridas que están las fotos de bebés del Universo, está claro que todavía tienen una gran historia que contar sobre cómo llegamos a ser.

Esta investigación fue publicada en Cartas de revisión física.

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