Una telaraña cósmica
Hubble celebra la temporada espeluznante con Abell 611: una telaraña de galaxias unidas por un oscuro secreto.
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| Para celebrar Halloween, el Hubble te trae esta imagen en tinta del cúmulo de galaxias Abell 611, ubicado aproximadamente a 3200 millones de años luz de la Tierra. Este objeto es un objetivo popular para investigar la materia oscura, en parte debido a los numerosos ejemplos de lentes gravitacionales fuertes visibles entre la intrincada red de galaxias del cúmulo. [Descripción de la imagen: Cientos de pequeñas galaxias aparecen en esta vista. Sus colores varían. Algunos son tonos de naranja, mientras que otros son blancos. La mayoría aparecen como óvalos borrosos, pero algunos tienen brazos espirales distintos. También hay muchos arcos naranjas delgados y largos que se curvan alrededor del centro de la imagen, donde hay un brillo naranja prominente.] Crédito: ESA/Hubble, NASA, P. Kelly, M. Postman, J. Richard, S. Allen |
Hoy en día, se cree que todas las galaxias y cúmulos de galaxias están dominados por materia oscura, una cantidad escurridiza cuya naturaleza los astrónomos todavía están trabajando para determinar. Abell 611, el cúmulo de galaxias resplandeciente que se muestra en esta imagen del Hubble, no es una excepción. De hecho, Abell 611 es un objetivo popular para investigar la materia oscura, en parte debido a los numerosos ejemplos de lentes gravitacionales fuertes visibles entre la intrincada red de galaxias del cúmulo.
Para celebrar Halloween, el Hubble le trae esta imagen en tinta del cúmulo de galaxias Abell 611, ubicado a más de 1000 megaparsecs [1], o aproximadamente a 3200 millones de años luz, de la Tierra. Como todos los cúmulos de galaxias, la existencia continua de Abell 611 plantea un misterio para los astrónomos. Específicamente, no parece haber suficiente masa contenida dentro de su red de galaxias constituyentes que giran rápidamente para evitar que el cúmulo se separe. Este es un problema bien establecido en astronomía con estructuras muy masivas, como galaxias y cúmulos de galaxias; simplemente no parecen contener suficiente masa combinada para permanecer completos. Curiosamente, este problema no se presenta en escalas cósmicas más pequeñas. Por ejemplo, el paso de los planetas del Sistema Solar alrededor del Sol se puede calcular con relativa facilidad utilizando las masas y ubicaciones de los planetas y el Sol. No se necesita masa adicional para explicar la integridad del Sistema Solar u otros sistemas de estrellas y planetas. Entonces, ¿por qué esta regla intuitiva se rompe a escalas más grandes?
La teoría prevaleciente es que el Universo contiene grandes cantidades de una sustancia conocida como materia oscura. Si bien el nombre puede sonar siniestro, "oscuro" simplemente se refiere al hecho de que esta cantidad desconocida no parece interactuar con la luz como lo hace otra materia, ni emite, refleja ni absorbe ninguna parte del espectro electromagnético. Esta cualidad oscura hace que la materia oscura sea increíblemente difícil de caracterizar, aunque se han postulado varias posibilidades. Esencialmente, la mayoría de los candidatos a materia oscura caen en una de dos categorías: algún tipo de partícula que existe en grandes cantidades en todo el Universo, pero que por alguna razón no interactúa con la luz como lo hacen otras partículas; o algún tipo de objeto masivo que también existe en gran abundancia en todo el Universo, pero que no se presta a la detección con la tecnología de telescopios actual. Dos de los candidatos a materia oscura con nombres más caprichosos caen en la primera y segunda categoría respectivamente. Las partículas masivas de interacción débil (WIMP) son partículas subatómicas hipotéticas que no interactúan con los fotones [2]; en otras palabras, no interactúan con la luz. Los objetos de halo compactos astrofísicos masivos (MACHO) son un conjunto hipotético de objetos muy masivos hechos (a diferencia de los WIMP) de un tipo de materia que ya conocemos, pero que son extremadamente difíciles de observar porque emiten muy poca luz. Sin embargo, a pesar del tremendo esfuerzo, no se ha encontrado evidencia concluyente de WIMP, MACHO o cualquier otra forma de materia oscura.
Si la materia oscura sigue siendo obstinadamente indefinible, afortunadamente es fácilmente cuantificable. De hecho, los cúmulos de galaxias como Abell 611 son laboratorios ideales para la cuantificación de la materia oscura, debido a la abundante evidencia de lentes gravitacionales [3] visibles dentro del cúmulo. Un ejemplo de lente es quizás más claramente visible en el centro de la imagen, a la izquierda del núcleo brillante del cúmulo, donde se puede ver una curva de luz. Esta curva es luz de una fuente más distante que ha sido doblada y distorsionada (o "lenteada") por la gran masa de Abell 611. La medida en que la luz ha sido desviada por el cúmulo se puede utilizar para medir su masa real. Luego, esto se puede comparar con una estimación de su masa derivada de todos los componentes visibles del cúmulo. La diferencia entre la masa calculada y la masa observada es asombrosa. De hecho, alejándose, los astrónomos actualmente estiman que aproximadamente el 85% de la materia del Universo es materia oscura.
Aunque el misterio de lo que mantiene unida la telaraña cósmica de galaxias dentro de Abell 611 sigue sin resolverse, aún podemos disfrutar de esta imagen y la ciencia fascinante, tanto bien establecida como teorizada, que tiene lugar dentro de ella.
Notas
[1] Un megaparsec es una unidad de medida astronómica utilizada para distancias muy grandes. Un solo megaparsec equivale a aproximadamente 3,2 millones de años luz, o 30 quintillones de kilómetros, ¡eso es 30 con 18 ceros adicionales después!
[2] Los fotones son la unidad más pequeña conocida del campo electromagnético. A menudo se conceptualizan como partículas de luz y también como portadores de fuerza de la luz.
[3] La lente gravitacional es el fenómeno por el cual un objeto cósmico extremadamente masivo, como un cúmulo de galaxias, puede hacer que la luz de un objeto más distante se doble y distorsione. Puede leer más sobre lentes gravitacionales en la entrada dedicada al banco de palabras.
Más información
El Telescopio Espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la ESA y la NASA.
Esta imagen fue tomada como parte de los programas de observación HST #16729, #12460, #12197 y #9270.
Crédito de la imagen: NASA, ESA, P. Kelly, M. Postman, J. Richard, S. Allen
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Betania Downer
Director de Comunicaciones Científicas de ESA/Hubble
Correo electrónico: info@esahubble.org
• Publicado en ESA/Hubble el 27 de octubre del 2022, enlace publicación.
