Nueva imagen del telescopio Webb y Chandra de la NASA "perfora" el cúmulo de balas

Nuevos datos han creado una espectacular imagen del Cúmulo Bala, obtenida con el Telescopio Espacial James Webb (JWST) de la NASA y el Observatorio de rayos X Chandra . El Cúmulo Bala, también conocido como 1E 0657-56, es icónico, ya que proporcionó la primera prueba directa de la materia oscura mediante observaciones realizadas con Chandra, el Telescopio Espacial Hubble de la NASA y telescopios terrestres en 2006.

Esta es la región central del Cúmulo Bala, compuesto por dos cúmulos galácticos masivos. La gran cantidad de galaxias y estrellas en primer plano en la imagen fueron captadas por el Telescopio Espacial James Webb de la NASA en luz infrarroja cercana. Los rayos X brillantes y calientes captados por el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA aparecen en rosa. El azul representa la materia oscura, cartografiada con precisión por investigadores con las imágenes detalladas del Webb. Normalmente, el gas, el polvo, las estrellas y la materia oscura se combinan para formar galaxias, incluso cuando están unidos gravitacionalmente dentro de grupos más grandes conocidos como cúmulos galácticos. El Cúmulo Bala es inusual porque el gas y la materia oscura intracúmulo están separados, lo que ofrece más evidencia que apoya la existencia de materia oscura. Crédito: Rayos X: NASA/CXC/SAO; Infrarrojo cercano: NASA/ESA/CSA/STScI; Procesamiento de imágenes: NASA/STScI/J. DePasquale.

Ahora, los datos del Webb proporcionan imágenes altamente detalladas que muestran galaxias extremadamente tenues y distantes en el cúmulo y el fondo con mayor detalle que nunca. Los astrónomos utilizaron el Webb para mapear completamente el contenido del Cúmulo Bala, que recibe su nombre debido a su distintiva forma en rayos X. Los cúmulos de galaxias son las estructuras más grandes del universo, unidas por la gravedad, y contienen miles de galaxias individuales, enormes depósitos de gas sobrecalentado y vastas cantidades de materia oscura.

La nueva imagen muestra la región central del Cúmulo Bala, donde dos de estos gigantes cósmicos están colisionando entre sí. Las galaxias y las estrellas en primer plano en la imagen fueron capturadas por Webb en luz infrarroja cercana (amarilla y blanca). Mientras tanto, Chandra usó su visión de rayos X para capturar el gas caliente que impregna ambos cúmulos en colisión (rosa). El azul representa la materia oscura, que fue mapeada con precisión por investigadores con imágenes detalladas de Webb. La materia oscura es invisible para todos los telescopios, ya que no emite, refleja ni absorbe luz. Sin embargo, los astrónomos pueden mapear su ubicación al estudiar cómo la luz de las galaxias de fondo es deformada por la gravedad del material en el cúmulo a través de un proceso conocido como "lente gravitacional".

La mayor parte de la materia "normal" de los cúmulos de galaxias (es decir, no materia oscura) se encuentra en el gas caliente emisor de rayos X, mientras que el resto está compuesto por estrellas, polvo y gas más frío en las galaxias individuales. El resto de la masa del Cúmulo Bala es materia oscura, que representa la mayor parte de la masa total de los cúmulos en colisión. El gas caliente de cada cúmulo se ralentizó debido a una fuerza de arrastre, similar a la resistencia del aire, durante la colisión, separándolo de la materia oscura y las galaxias, que se observó que pasaban directamente una a través de la otra.

Definición de cúmulos de galaxias: (Crédito: NASA, ESA, CSA, STScI, CXC)

Los nuevos datos del Webb permiten una medición nueva y mejorada de las miles de galaxias del Cúmulo Bala. Esto significa que los astrónomos pueden calcular con mayor precisión la masa visible e invisible de estos cúmulos de galaxias.

Además de tener una idea más precisa de la masa del Cúmulo Bala, los astrónomos ahora tienen una mejor idea de cómo se distribuye dicha masa. Por ejemplo, el cúmulo de galaxias de la izquierda presenta una concentración de masa alargada a lo largo del lado izquierdo de la región azul, lo cual sugiere que el Cúmulo Bala es el resultado de más de una colisión hace miles de millones de años.

Los hallazgos del equipo indican que las partículas que componen la materia oscura no se afectan entre sí, salvo por su atracción gravitatoria mutua. Esta falta de autointeracción implica que las partículas son independientes entre sí, salvo por su vínculo gravitacional. Este resultado podría dar pistas sobre el tipo de partícula o partículas que componen la materia oscura. Si la materia oscura sí interaccionó en las observaciones del Webb, el equipo podría observar una pequeña diferencia entre las galaxias y su respectiva materia oscura, al igual que existe una diferencia entre el gas caliente y las galaxias. Las observaciones del Webb muestran que la materia oscura aún se alinea con las galaxias y no fue arrastrada. Estas nuevas observaciones establecen límites más sólidos sobre el comportamiento de las partículas de materia oscura.

Los nuevos resultados del Cúmulo Bala se describen en un artículo que ha sido aceptado en la revista Astrophysical Journal Letters , dirigido por el estudiante de doctorado Sanjun Cha de la Universidad de Yonsei en Corea del Sur.

El Telescopio Espacial James Webb es el principal observatorio de ciencias espaciales del mundo. El Webb resuelve misterios en nuestro sistema solar, observando mundos distantes alrededor de otras estrellas e investigando las misteriosas estructuras y orígenes de nuestro universo y nuestro lugar en él. El Webb es un programa internacional liderado por la NASA con sus socios, la ESA (Agencia Espacial Europea) y la CSA (Agencia Espacial Canadiense).

El Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA, en Huntsville, Alabama, gestiona el programa Chandra. El Centro de Rayos X Chandra del Observatorio Astrofísico Smithsoniano controla las operaciones científicas desde Cambridge, Massachusetts, y las operaciones de vuelo desde Burlington, Massachusetts.

Crédito Rayos X: NASA/CXC/SAO; Infrarrojo cercano: NASA/ESA/CSA/STScI; Procesamiento de imágenes: NASA/STScI/J. DePasquale

Publicado en Chandra el 30 de junio del 2025, enlace publicación.