Los astrónomos han descubierto la primera materia oscura conocida, y no se comporta como se esperaba

aunque Imposible de ver, la materia oscura llena el universo. Y ahora, parece cada vez más probable que siempre lo haya sido. Un equipo internacional de Japón utilizó el telescopio Subaru en el controvertido complejo de observatorios de Mauna Kea para descubrir la primera materia oscura jamás observada al rastrear cómo se distorsionan las mediciones de los halos de millones de las galaxias más antiguas y distantes del universo.

En un nuevo artículo publicado en mensajes de revisión físicaEn el universo joven, el equipo informó de los primeros rastros diminutos del efecto de la materia oscura en las galaxias. Hicieron el descubrimiento después de observar 1,5 millones de galaxias increíblemente distantes y sus halos de materia oscura, que datan de hace 12 mil millones de años.

qué hay de nuevo – Por primera vez, estos cosmólogos han demostrado que es posible usar el propio fondo cósmico de microondas, los restos de la radiación del Big Bang, para medir halos de materia oscura alrededor de galaxias muy distantes. A medida que la masa de las galaxias más cercanas y recientes y la materia oscura que las acompaña doblan el fondo de microondas, los astrónomos pueden detectar fluctuaciones diminutas en la radiación para observar indirectamente la materia oscura.

Andrés Plazas MallagónUn miembro del equipo de estudio e investigador de la Universidad de Princeton y el Observatorio Vera Rubin en el norte de Chile dijo: inverso Que mirar solo una galaxia podría no revelar mucha distorsión. Entonces, el equipo combinó observaciones de 1,5 millones de galaxias y el anillo de materia oscura que rodea a cada una para encontrar una señal más clara.

«No obtienes información sobre cada aura», dice. «Pero esperaríamos que todos estos halos fueran muy similares».

«Nadie se dio cuenta de que podíamos hacer eso».

El estudio se desvía de otras investigaciones de lentes galácticas porque utiliza datos del fondo cósmico de microondas en lugar de observar cómo la luz y la radiación de las galaxias distantes se ven afectadas por las galaxias cercanas. Al final, el equipo observó materia oscura de los primeros 1.700 millones de años de existencia del universo. El descubrimiento nos dice que las primeras galaxias tenían halos de materia oscura incluso cuando se formaron por primera vez.

Una de las grandes ventajas del estudio es el enorme tamaño de la muestra: observar tantas galaxias facilita la detección de fluctuaciones muy pequeñas pero significativas en la radiación, pero también, los datos ya están recopilados. Es posible que otros astrónomos utilicen otros conjuntos de datos de estudios amplios existentes para descubrir más materia oscura temprana; incluso estos investigadores se sorprendieron de poder llevar a cabo esta investigación.

«¿Mira la materia oscura alrededor de las galaxias distantes?» masami oshiprofesor de la Universidad de Tokio y coautor del estudio, pregunta acompañando declaración.

Fue una idea loca. Nadie se dio cuenta de que podíamos hacer eso».

Por qué eso importa – La materia oscura no es directamente observable y su papel en el universo es un misterio. Sin embargo, se cree que la materia constituye una cuarta parte de toda la existencia. Para comprenderlo mejor, los astrónomos comparan las observaciones de nuestro universo local con las mediciones de objetos antiguos muy distantes.

Algunas observaciones te hablan del universo primitivo, otras te hablan del universo actual, y según Plazas Malagón, «Para ir de uno a otro, usas tu modelo matemático del universo para obtener tus condiciones iniciales, haces una predicción, y así es como puedes hacer la comparación».

Sorprendentemente, la materia oscura observada en este estudio no se comporta de la manera que predijeron los científicos según lo que sabemos sobre las leyes de la física y, en particular, el Modelo Estándar, que proporciona un marco para caracterizar cada materia en el universo.

Las mejores mediciones existentes del fondo cósmico de microondas fueron determinadas por Misión Planck ESA hace diez años. Y aunque no midieron la materia oscura directamente, las medidas imponen ciertas limitaciones a lo que esperan los físicos. De acuerdo con una teoría cosmológica popular llamada modelo estándar Lambda-Cold Dark Matter, la materia oscura debería formar grupos localmente densos como resultado de fluctuaciones aleatorias en el fondo de microondas cósmico y la gravedad. En cambio, el equipo encontró que la materia oscura temprana es menos grumosa de lo esperado.

Si las expectativas de los cosmólogos sobre el universo primitivo no coinciden con las observaciones astronómicas, es posible que otras suposiciones que sustentan la cosmología estándar se desintegren a medida que retrocede en el tiempo y el espacio.

Que sigue – Actualmente, este análisis incluye solo un tercio del conjunto de datos galácticos recopilados por el telescopio Subaru. Los astrónomos pueden continuar buscando rastros de materia oscura en todo el conjunto de datos y otras observaciones existentes en muestras muy grandes de galaxias.

Cuando el Observatorio Vera Rubín en el norte de Chile, donde opera Plazas Malagón, comience a observar el cielo en 2023, será la cámara digital más grande del mundo. Plazas Malagón dice que el estudio de espacio y tiempo heredado planificado del observatorio será «como este estudio pero con esteroides», midiendo toda la mitad del cielo visible desde Chile. Esto significa que capturará miles de millones y miles de millones de galaxias, no solo los relativamente millones capturados por el Telescopio Subaru o incluso el Telescopio Espacial James Webb.

«El telescopio espacial James Webb es asombroso, pero es muy pequeño», dice Plazas-Malagon.

«El telescopio espacial James Webb es increíble, pero es muy pequeño».

El equipo también está esperando el final de la década para dar un salto en las capacidades de observación del espacio, que es cuando se espera que se lance el Telescopio Espacial Roman Nancy Grace.

“Para este análisis necesitamos cientos de millones de galaxias”, dice Plazas-Malagon. «El Telescopio Espacial Romano nos dará una vista muy grande».

Que los resultados del equipo en este estudio no coincidieran exactamente con lo que predijeron matemáticamente no significa que la teoría de la materia oscura sea un problema en sí misma, o que el modelo Lambda-CDM estándar todavía no sea útil. Si bien estas observaciones son inesperadas, Plazas Malagón señala que «nos señala en la dirección de que puede haber algo que debamos investigar más a fondo».

«Si eres un buen científico, quieres romper tu modelo», dice.