Utilizando la Cámara avanzada de Hubble para encuestas, los astrónomos han podido trazar la materia oscura invisible en una galaxia distante, lo que les permitió crear uno de los mapas más detallados y detallados de materia oscura en el universo. Buscar materia invisible e indeterminada es un trabajo difícil, pero que los astrónomos han estado tratando de hacer durante más de una década. Este nuevo mapa también podría proporcionar pistas sobre otras cosas misteriosas en el universo, la energía oscura, y qué papel jugó en los primeros años de formación del universo.
Un equipo dirigido por Dan Coe en JPL utilizó el Hubble para mirar a Abell 1689, ubicado a 2.200 millones de años luz de distancia. La gravedad del cúmulo, que proviene principalmente de la materia oscura, actúa como una lupa cósmica, doblando y amplificando la luz de las galaxias distantes detrás de él. Este efecto, llamado lente gravitacional, produce imágenes múltiples, deformadas y muy magnificadas de esas galaxias, haciendo que las galaxias se vean distorsionadas y borrosas. Al estudiar las imágenes distorsionadas, los astrónomos estimaron la cantidad de materia oscura dentro del grupo. Si la gravedad del cúmulo solo viniera de las galaxias visibles, las distorsiones de la lente serían mucho más débiles.
Lo que encontraron sugiere que los cúmulos de galaxias pueden haberse formado antes de lo esperado, antes de que el impulso de la energía oscura inhibiera su crecimiento.
La energía oscura separa a las galaxias unas de otras estirando el espacio entre ellas, suprimiendo así la formación de estructuras gigantes llamadas cúmulos de galaxias. Una forma en que los astrónomos pueden sondear este tira y afloja primitivo es mapeando la distribución de la materia oscura en grupos.
"Las imágenes con lentes son como un gran rompecabezas", dijo Coe. "Aquí hemos descubierto, por primera vez, una forma de organizar la masa de Abell 1689 de manera que refleje todas estas galaxias de fondo en sus posiciones observadas". Coe usó esta información para producir un mapa de mayor resolución de la distribución de materia oscura del clúster que antes.
Con base en su mapa de masas de mayor resolución, Coe y sus colaboradores confirman resultados anteriores que muestran que el núcleo de Abell 1689 es mucho más denso en materia oscura de lo esperado para un grupo de su tamaño, basado en simulaciones por computadora del crecimiento de la estructura. Abell 1689 se une a un puñado de otros grupos bien estudiados que tienen núcleos igualmente densos. El hallazgo es sorprendente, porque el impulso de la energía oscura al principio de la historia del universo habría frenado el crecimiento de todos los cúmulos de galaxias.
"Los cúmulos de galaxias, por lo tanto, tendrían que haber comenzado a formarse miles de millones de años antes para alcanzar los números que vemos hoy", dijo Coe. “En épocas anteriores, el universo era más pequeño y estaba más densamente lleno de materia oscura. Abell 1689 parece haber sido bien alimentado al nacer por la materia densa que lo rodeaba en el universo primitivo. El cúmulo ha llevado este bulto a lo largo de su vida adulta para aparecer tal como lo observamos hoy ”.
Los astrónomos planean estudiar más grupos para confirmar la posible influencia de la energía oscura. Un importante programa de Hubble que analizará la materia oscura en gigantescos cúmulos de galaxias es la encuesta Cluster Lensing y Supernova con Hubble (CLASH). En esta encuesta, el telescopio estudiará 25 grupos por un total de un mes en los próximos tres años. Los grupos CLASH se seleccionaron debido a su fuerte emisión de rayos X, lo que indica que contienen grandes cantidades de gas caliente. Esta abundancia significa que los grupos son extremadamente masivos. Al observar estos grupos, los astrónomos mapearán las distribuciones de materia oscura y buscarán pruebas más concluyentes de la formación temprana de grupos, y posiblemente de la energía oscura temprana.
