Arrojar luz sobre la materia oscura: ESO

Se han dado a conocer los primeros resultados de un nuevo e inmenso rastreo de materia oscura en los cielos del sur utilizando el VST (VLT Survey Telescope) de ESO, instalado en el Observatorio Paranal, en Chile. Este inmenso sondeo, llamado KiDS, permitirá a los astrónomos hacer mediciones precisas de la materia oscura, de la energía oscura, de la estructura de los halos de la galaxia y de la evolución de las galaxias y los cúmulos. Los primeros resultados de KiDS muestran cómo las características de las galaxias observadas vienen determinadas por los grandes grumos invisibles de materia oscura que las rodean.

Alrededor del 85% de la materia del universo es materia oscura [1] y de un tipo que los físicos de partículas aún no comprenden. Aunque no brilla ni absorbe la luz, los astrónomos pueden detectar esta materia oscura a través de su efecto sobre estrellas y galaxias, específicamente por su atracción gravitatoria. Un nuevo proyecto de gran envergadura en el que se utilizan potentes telescopios de rastreo de ESO, muestra ahora, con más claridad que nunca, las relaciones entre esta misteriosa materia oscura y las galaxias brillantes que podemos observar directamente [2].

El proyecto, conocido como el sondeo KiDS (Kilo-Degree Survey, un sondeo astronómico de amplio campo), utiliza imágenes del telescopio de rastreo del VLT (VLT Survey Telescope) y de su enorme cámara OmegaCAM. Situado en el Observatorio Paranal de ESO (Chile), este telescopio examina el cielo nocturno en luz visible y se complementa con el telescopio de rastreo infrarrojo VISTA. Uno de los principales objetivos del VST es hacer un mapa de la materia oscura y utilizar estos mapas para entender la misteriosa energía oscura que está haciendo que la expansión de nuestro universo se acelere.

La mejor manera de deducir dónde se encuentra la materia oscura es a través de lentes gravitacionales, la curvatura de la luz debida a la gravedad. Mediante el estudio de este efecto es posible cartografiar los lugares donde la gravedad es más fuerte y, por ende,  los lugares donde se encuentra la materia, incluida la oscura.

Como parte de la primera tanda de artículos científicos, el equipo internacional de investigadores de KiDS, liderado por Koenraad Kuijken, del Observatorio de Leiden (Países Bajos), ha utilizado este enfoque para analizar imágenes de más de dos millones de galaxias a una distancia aproximada de 5.500 millones de años luz de distancia [3].  Estudiaron la distorsión de la luz emitida por estas galaxias, que se dobla cuando pasa a través de cúmulos masivos de materia oscura durante su viaje hacia la Tierra.

Los primeros resultados provienen de sólo el 7% de la zona de estudio final y se centran en el mapeo de la distribución de materia oscura en grupos de galaxias. La mayoría de las galaxias vive en grupos — incluyendo nuestra propia Vía Láctea, que forma parte del Grupo Local — y entender cuánta materia oscura contienen es una prueba clave para poner a prueba toda la teoría sobre cómo se forman las galaxias en la red cósmica. Según la información que arroja el análisis del efecto de lente gravitacional, estos grupos parecen contener alrededor de 30 veces más materia oscura que materia visible.

«Curiosamente, la galaxia más brillante casi siempre se encuentra en el centro del grumo de materia oscura«, afirma Massimo Viola (Observatorio de Leiden, Países Bajos), autor principal de uno de los primeros artículos de KiDS.

«Es la primera vez que se demuestra, claramente y con observaciones, la predicción de la teoría de formación de galaxias, en la que las galaxias siguen siendo aspirada en grupos y amontonadas en el centro«, añade Koenraad Kuijken.

Estos resultados son sólo el comienzo de un importante programa que pretende explotar el inmenso conjunto de datos procedentes de los telescopios de sondeo; actualmente los datos se están poniendo a disposición de científicos de todo el mundo a través del archivo de ESO.

El sondeo KiDS ayudará a ampliar nuestra comprensión de la materia oscura. Ser capaces de explicar la materia oscura y sus efectos representaría un gran avance para la física.

Notas

[1] Los astrónomos han descubierto que el contenido total de masa/energía del universo se divide en las siguientes proporciones: un 68% de energía oscura, un 27% de materia oscura y un 5% de materia «normal». Por tanto, el 85% se refiere a la fracción de «materia» que es oscura.

[2] Los cálculos llevados a cabo por superordenadores muestran cómo evolucionará un universo lleno de materia oscura: con el tiempo, la materia oscura se agrupará en una enorme estructura cósmica en red, y las estrellas y galaxias en los lugares en los que el gas es absorbido hacia el interior de zonas donde la materia oscura se concentra con mayor densidad.

[3] El equipo también hizo uso de un mapa 3D de grupos de galaxias que necesitó siete años de observaciones con elTelescopio anglo-australiano por parte del proyecto GAMA (Galaxy And Mass Assembly).

Información adicional

Este trabajo de investigación se ha presentado en una serie de artículos científicos enviados a varias revistas de referencia. Pueden encontrar una lista en este enlace.

ESO es la principal organización astronómica intergubernamental de Europa y el observatorio astronómico más productivo del mundo. Cuenta con el respaldo de dieciséis países: Alemania, Austria, Bélgica, Brasil, Dinamarca, España, Finlandia, Francia, Italia, Países Bajos, Polonia, Portugal, el Reino Unido, República Checa, Suecia y Suiza, junto con el país anfitrión, Chile. ESO desarrolla un ambicioso programa centrado en el diseño, construcción y operación de poderosas instalaciones de observación terrestres que permiten a los astrónomos hacer importantes descubrimientos científicos. ESO también desarrolla un importante papel al promover y organizar la cooperación en investigación astronómica. ESO opera en Chile tres instalaciones de observación únicas en el mundo: La Silla, Paranal y Chajnantor. En Paranal, ESO opera el Very Large Telescope, el observatorio óptico más avanzado del mundo, y dos telescopios de rastreo. VISTA (siglas en inglés de Telescopio de Rastreo Óptico e Infrarrojo para Astronomía) trabaja en el infrarrojo y es el telescopio de rastreo más grande del mundo, y el VST (VLT Survey Telescope, Telescopio de Rastreo del VLT) es el telescopio más grande diseñado exclusivamente para rastrear el cielo en luz visible. ESO es el socio europeo de un revolucionario telescopio, ALMA, actualmente el mayor proyecto astronómico en funcionamiento del mundo. Además, cerca de Paranal, en Cerro Armazones, ESO está construyendo el E-ELT (European Extremely Large Telescope), el telescopio óptico y de infrarrojo cercano de 39 metros que llegará a ser “el ojo más grande del mundo para mirar el cielo”.

(ESO)