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El mapa de materia oscura más detallado de nuestro universo es extrañamente suave
La cúpula del Telescopio Víctor M. Blanco en Chile. Reidar Hahn, Fermilab
Tratar de describir la materia oscura es como tratar de describir un fantasma que vive en tu casa. No puedes verlo en absoluto, pero lo que poder ver es todo lo que se mueve. Y la única explicación es una fuerza invisible que no puedes observar, medir o interactuar directamente.
Sabemos que la materia oscura existe porque podemos observar sus efectos en todas las cosas que giran en el universo. Los científicos estiman que alrededor del 27 % del universo está hecho de materia oscura (el 68 % es energía oscura y el último 5 % es materia y energía ordinarias). Las preguntas en la mente de todos: ¿Dónde se encuentran exactamente todas esas cosas esquivas? ¿Y cómo se distribuye por todo el universo?
Un proyecto internacional de más de 400 científicos llamado Dark Energy Survey está trabajando para responderlas. Acaba de publicar el mapa más grande y detallado de la materia oscura del universo, con algunos hallazgos inesperados que aún no se alinean claramente con las ideas de la física que se remontan a Albert Einstein y su teoría de la relatividad general.
El DES es un esfuerzo por obtener imágenes de tantas galaxias como sea posible como un proxy para mapear la materia oscura, lo cual es posible porque la gravedad de la materia oscura juega un papel importante en el gobierno de cómo se distribuyen estas galaxias. Desde agosto de 2013 hasta enero de 2019, docenas y docenas de científicos se unieron para usar el Telescopio Víctor M. Blanco de cuatro metros en Chile para estudiar el cielo en el infrarrojo cercano.
Hay dos claves para crear el mapa. El primero es simplemente observar la ubicación y distribución de las galaxias en todo el universo. Ese arreglo da pistas a los científicos sobre dónde se encuentran las mayores concentraciones de materia oscura.
El segundo es observar lentes gravitacionales, un fenómeno en el que la luz emitida por las galaxias es estirada gravitacionalmente por la materia oscura a medida que se mueve por el espacio. El efecto es similar a mirar a través de una lupa. Los científicos usan lentes gravitacionales para inferir cuánto espacio real está ocupando la materia oscura cercana. Cuanto más distorsionada la luz, más grumosa la materia oscura.
Los últimos resultados tienen en cuenta los primeros tres años de datos DES, contando más de 226 millones de galaxias observadas durante 345 noches. Ahora podemos mapear la materia oscura en una cuarta parte del hemisferio sur, dice Niall Jeffrey, investigador del University College London y la École Normale Supérieure en París, uno de los líderes del proyecto DES.
La extensión del mapa DES de materia oscura del cielo hasta ahora, después de los últimos hallazgos. Los puntos brillantes representan las concentraciones más altas de materia oscura, mientras que las áreas más oscuras indican densidades bajas.
ENCUESTA DE ENERGÍA OSCURAEn general, los datos se alinean con el llamado Modelo Estándar de Cosmología, que postula que el universo se creó en el Big Bang y que su contenido total de energía y masa es 95% de materia oscura y energía oscura. Y el nuevo mapa proporcionó a los científicos una visión más detallada de algunas vastas estructuras de materia oscura del universo que, de otro modo, permanecerían invisibles para nosotros. Los puntos más brillantes del mapa representan las concentraciones más altas de materia oscura y forman cúmulos y halos alrededor de vacíos de muy baja densidad.
Pero algunos resultados fueron sorprendentes. Encontramos indicios de que el universo es más suave de lo esperado, dice Jeffrey. Estos indicios también se ven en otros experimentos de lentes gravitacionales.
Esto no es lo que predice la relatividad general, que sugiere que la materia oscura debería ser más grumosa y distribuida de manera menos uniforme. Los autores escriben en uno de los 30 periódicos siendo lanzado que aunque la evidencia no es de ninguna manera definitiva, tal vez estamos comenzando a ver indicios de nueva física. Para los cosmólogos, esto correspondería posiblemente a cambiar las leyes de la gravedad tal como las describe Einstein, dice Jeffrey.
Aunque las implicaciones son enormes, la precaución es primordial, porque todavía sabemos muy poco sobre la materia oscura (algo que aún no hemos observado directamente). Por ejemplo, Jeffrey señala que si las galaxias cercanas se alinean de una manera extraña debido a la astrofísica compleja, nuestros resultados de lentes serían engañosos.
En otras palabras, muy bien podría haber algunas explicaciones exóticas para los resultados, tal vez tomándolos en cuenta en formas que sean reconciliables con la relatividad general. Eso sería un gran alivio para cualquier astrofísico cuyo trabajo de toda la vida se base en que Einstein estaba, bueno, en lo cierto. Y no lo olvidemos: la relatividad general ha resistido notablemente bien a cada otra prueba que se le ha lanzado a lo largo de los años.
Los resultados ya están causando sensación, incluso con varias publicaciones de datos DES más pendientes. Los astrónomos ya están utilizando estos mapas para estudiar las estructuras de la red cósmica y comprender mejor la conexión entre las galaxias y la materia oscura, dice Jeffrey. Es posible que no tengamos que esperar demasiado para averiguar si los resultados son realmente un problema o si nuestra comprensión del universo necesita una reescritura masiva.