Un equipo de astrónomos ha observado la luz emitida por millones de galaxias para poder comprender las propiedades de la materia oscura, uno de los grandes misterios del universo, y los resultados son… llamativos.

Discrepancia con el satélite Planck

Esta imagen es un mapa de la materia oscura en el universo. Obtenido por el estudio KiDS. Crédito: Kilo-Degree Survey Collaboration/H. Hildebrandt & B. Giblin/ESO
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Esta imagen es un mapa de la materia oscura en el universo. Obtenido por el estudio KiDS.
Crédito: Kilo-Degree Survey Collaboration/H. Hildebrandt & B. Giblin/ESO

El análisis de los datos de un enorme estudio sobre galaxias, realizado con el Very Large Telescope, en Chile, del ESO (el observatorio espacial europeo, por sus siglas en inglés), sugiere que la materia oscura podría ser menos densa y estar distribuida de una forma más uniforme a lo largo del espacio, de lo que se creía hasta el momento. El equipo internacional de investigadores ha utilizado los datos del estudio Kilo Degree Survey (KiDS) para analizar cómo se veía afectada la luz, de 15 millones de galaxias lejanas, por la influencia gravitacional de la materia en las escalas más grandes del Universo. Los resultados parecen estar en conflicto con los resultados del satélite Planck.

Hendrik Hildebrandt, del Argelander-Institut für Astronomie en Bonn, Alemania, y Massimo Viola, del Observatorio Leiden en Países Bajos, han liderado un equipo de astrónomos, de instituciones de todo el mundo, que han procesado las imágenes del estudio KiDS. Para su análisis, han utilizado imágenes de cinco regiones del firmamento, que cubren una zona con un tamaño aproximado de 2200 veces el de la luna llena, y que contiene unos 15 millones de galaxias.

Cizalla cósmica

Una ilusión lunar, provocada por la Luna muy cerca del horizonte, en Cerro Paranal (Chile), hogar del Very Large Telescope. Crédito: ESO
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El Very Large Telescope visto desde la distancia, en Cerro Paranal (Chile).
Crédito: ESO

Con la calidad de imagen proporcionada por el telescopio VLT, y la ayuda del software apropiado, el equipo ha sido capaz de realizar una de las mediciones más precisas de un efecto conocido como cizalla (o cizalladura) cósmica (cosmic shear en inglés). Es una variante de la lente gravitacional débil, en la que la luz emitida por las galaxias más distantes se ve distorsionada por el efecto gravitacional de grandes cantidades de materia que puedan estar entre esas galaxias y nosotros, como los cúmulos de galaxias.

En el caso de la cizalla cósmica, en lugar de los cúmulos de galaxias, el efecto de distorsión de la luz lo provocan las estructuras más grandes del universo, por lo que el efecto producido es aun más pequeño. Por ese motivo es necesario estudios muy amplios y profundos (como KiDS), para poder garantizar que la señal de esta cizalla cósmica es lo suficientemente intensa para poder medirla y puede ser utilizada por los astrónomos para entender la distribución de la materia gravitacional. Este estudio es el que ha observado la mayor parte del firmamento, hasta la fecha, por medio de esta técnica.

Resultados conflictivos

Concepto artístico del satélite Planck. Crédito: ESA - AOES Medialab
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Concepto artístico del satélite Planck.
Crédito: ESA – AOES Medialab

Lo más intrigante es que los resultados obtenidos en el análisis parecen estar en conflicto con las deducciones de los resultados obtenidos por el satélite Planck de la Agencia Espacial Europea, concebido para ayudarnos a entender las propiedades fundamentales del Universo. En particular, este estudio ha observado cómo se agrupa la materia a lo largo del universo (es uno de los parámetros cosmológicos del modelo de concordancia del Big Bang) y ha determinado que es muy inferior a lo que se había determinado por medio del satélite Planck.

Estos resultados indican que la materia oscura, en el tejido cósmico (es decir, en la escala más grande del universo, y que representa alrededor de la cuarta parte de su contenido) está mucho menos agrupada de lo que se creía hasta el momento. La materia oscura es muy difícil de detectar porque, como su nombre indica, no interacciona con la luz, sólo con la gravedad, y es una interacción bastante débil (no sería suficiente para, por ejemplo, formar un planeta hecho por materia oscura). Por eso, este tipo de estudios son la mejor forma de comprender cuál es el aspecto, escala y distribución de un material que nos es absolutamente invisible.

Cambiando nuestra comprensión del Universo

Una representación del universo observable como un cubo, mostrando su estructura en la escala más grande. Crédito: NASA, ESA, y E. Hallman (University of Colorado, Boulder)
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Una representación del universo observable como un cubo, mostrando su estructura en la escala más grande.
Crédito: NASA, ESA, y E. Hallman (University of Colorado, Boulder)

El resultado de este estudio puede afectar a nuestra comprensión del universo, y a cómo ha evolucionado durante sus casi 14.000 millones de años de historia. Esta falta de concordancia entre los resultados obtenidos por el satélite Planck y los nuevos datos, indican que los astrónomos tienen que replantearse el concepto de algunos aspectos fundamentales del universo. No quiere decir que estén completamente equivocados y que no tengamos ni idea de cómo ha evolucionado el cosmos hasta la actualidad, ni mucho menos.

Lo que hará es ayudarnos a refinar nuestros modelos teóricos sobre cómo ha evolucionado el universo desde su nacimiento hasta la actualidad. Los datos obtenidos en el análisis del estudio KiDS son un paso importante, pero los próximos telescopios serán capaces de realizar estudios aun más profundos y amplios (observando la luz de muchas más galaxias). Algunas de las misiones futuras, como el satélite Euclides y el telescopio Large Synoptic Survey nos permitirán repetir estas mediciones y comprender qué es lo que estamos observando.

En resumen, nuestros modelos y suposiciones sobre el desarrollo del universo, la existencia de la materia oscura o la energía oscura, y su evolución hasta la actualidad, siguen siendo válidos, pero esta discrepancia entre los resultados observados en el satélite Planck y los de este estudio, nos indican que todavía tenemos muchas lagunas que completar antes de poder comprender cuál ha sido la evolución del cosmos hasta la actualidad…

El estudio es “KiDS-450: Cosmological parameter constraints from tomographic weak gravitational lensing”, by H. Hildebrandt et al., será publicado en la Monthly Notices of the Royal Astronomical Society y puede ser consultado en arXiv.

Referencias: ESO, arXiv