En una asombrosa hazaña de investigación gravitacional, los astrónomos han descubierto una misteriosa y densa masa de materia invisible incrustada en una galaxia cuya luz tardó 7.300 millones de años en llegar hasta nosotros.
Exactamente qué podría ser esta mancha es aún una pregunta abierta, pero es absolutamente diminuta para la distancia a la que fue detectada: apenas alrededor de un millón de veces la masa del Sol. Es el objeto más pequeño encontrado según la gravedad a grandes distancias cósmicas, por un factor de aproximadamente 100.
“Este es el objeto de menor masa que conocemos, por dos órdenes de magnitud, detectado a una distancia cosmológica por su efecto gravitacional”, explica un equipo dirigido por el astrofísico Devon Powell en el Instituto Max Planck de Astrofísica en Alemania.
“Este trabajo demuestra la viabilidad observacional de utilizar imágenes gravitacionales para investigar el régimen de un millón de masas solares mucho más allá de nuestro Universo local”.
Según nuestras observaciones del Universo, hay algo ahí fuera que no emite luz y solo interactúa con el resto del Universo a través de la gravedad. A esto lo llamamos materia oscura, y existen varias posibles explicaciones. La consistencia de la materia, ya sea lisa o grumosa, puede ayudar a los científicos a precisar la causa. Sin embargo, dado que la materia oscura no emite luz, cartografiar su distribución es un desafío.
Esto nos lleva a la gravedad. Todo lo que tiene masa en el Universo hace que el espacio-tiempo se curve a su alrededor: a mayor masa, mayor curvatura espacio-temporal. Imaginemos, por ejemplo, poner una bola de bolos en un trampolín. Si rodamos una canica sobre la lona estirada del trampolín, seguirá la trayectoria curva alrededor de la bola.
Ahora imaginemos que la bola de boliche es una galaxia y la canica es un fotón. Un conjunto de fotones de una galaxia distante, viajando a través del espacio-tiempo deformado por la gravedad de una galaxia más cercana (la bola de boliche), nos llegará estirado, distorsionado y magnificado. Esto es lo que llamamos lente gravitacional.
Estas lentes son una herramienta brillante para estudiar el Universo distante, ya que amplían el espacio profundo de una forma que la tecnología no puede. Pero los astrónomos también pueden usar esa luz distante, estirada y distorsionada, para mapear la distribución de la materia en la lente frontal. Esto es lo que Powell y sus colegas se propusieron hacer, utilizando una extensa red de telescopios, incluido el Green Bank Telescope, el Very Long Baseline Array y la European Very Long Baseline Interferometric Network, para localizar un conocido sistema de lentes gravitacionales llamado JVAS B1938+666.
Este sistema consta de una galaxia en primer plano con un tiempo de viaje luz de aproximadamente 7.300 millones de años y una galaxia más distante con un tiempo de viaje luz de aproximadamente 10.500 millones de años, cuya luz fue estirada y cuadruplicada por la galaxia en primer plano. Una de las imágenes de la galaxia con efecto lente es un arco de luz brillante y borroso; en ese arco borroso, los investigadores encontraron una especie de hoyuelo comprimido. Esta compresión, determinaron los investigadores, no pudo haber sido creada únicamente por la galaxia con efecto lente. En cambio, el culpable debe ser una masa acumulada, una determinación realizada con un enorme nivel de confianza de 26 sigma.
“Desde la primera imagen de alta resolución, observamos inmediatamente un estrechamiento en el arco gravitacional, lo que es una clara señal de que estábamos tras algo”, afirma el astrónomo John McKean, de la Universidad de Groningen, en los Países Bajos.
“Sólo otra pequeña acumulación de masa entre nosotros y la distante radiogalaxia podría causar esto”.
La masa no emite luz, ni en longitudes de onda ópticas, de radio ni infrarrojas. Está completamente oscura o es demasiado tenue para verla. Esto significa que podría ser de varias maneras. Los principales candidatos son una masa de materia oscura o una galaxia enana que emite tan poca luz que no podemos detectarla. Cualquiera de las dos opciones es plausible en este momento y se necesitan más investigaciones para determinar la identidad del culpable.
“Dada la sensibilidad de nuestros datos, esperábamos encontrar al menos un objeto oscuro, por lo que nuestro descubrimiento es consistente con la llamada ‘teoría de la materia oscura fría’ en la que se basa gran parte de nuestra comprensión de cómo se forman las galaxias”, dice Powell.
“Habiendo encontrado uno, la pregunta ahora es si podremos encontrar más y si su número seguirá coincidiendo con los modelos”.
Los hallazgos se han detallado en artículos complementarios publicados en Nature Astronomy y Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Fuente: Science Alert.
