La densidad de la materia oscura en los cúmulos galácticos

Dibujo20130616 Dark matter maps for a sample of fifty individual galaxy clusters - average galaxy cluster - dark matter theory

La medida de la densidad de la materia oscura en 50 cúmulos galácticos, utilizando la técnica de lentes gravitacionales débiles, ha permitido confirmar las predicciones del modelo de materia oscura fría (CDM por Cold Dark Matter), en concreto, del modelo de Navarro-Frenk-White. Un equipo internacional de astrónomos de Taiwán, Gran Bretaña y Japón han usado la Suprime-Cam del Telescopio Subaru, en el marco del proyecto LoCuSS (Local Cluster Substructure Survey), para medir la distribución de materia oscura en los 50 cúmulos galácticos más masivos. Cada uno tiene una distribución de galaxias muy dispar, pero se pueden combinar todos para dar lugar a un “cúmulo galáctico efectivo” cuya densidad de materia oscura sigue a la perfección la distribución gaussiana predicha por la teoría CDM; de hecho, este perfil predicho para la densidad de materia oscura en función de la distancia radial al centro de masas es diferente en cúmulos galácticos y galaxias. La nueva medida confirma esta diferencia. El artículo técnico es Nobuhiro Okabe et al., “LoCuSS: The Mass Density Profile of Massive Galaxy Clusters at z=0.2,” The Astrophysical Journal Letters 769: L35, Jun 2013 [arXiv:1302.2728]; el modelo teórico es de Julio F. Navarro, Carlos S. Frenk, Simon D.M. White, “A Universal Density Profile from Hierarchical Clustering,” Astrophys. J. 490: 493-508, 1997 [arXiv:astro-ph/9611107]. Más información divulgativa en “Cosmic Giants Shed New Light on Dark Matter,” Subaru Telescope, Jun 12, 2013.

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Rueda de prensa: Los primeros resultados de la misión Planck de la ESA

 

Hoy a las 12:10 se inició en París y vía webcast la rueda de prensa “Follow the Planck first results press conference live,” pero a las 12:20 se cortó la retransmisión (por lo menos en mi ordenador). A las 12:27 volvió el vídeo, por lo que pude disfrutar de las charlas más interesantes. Permitidme un resumen.

Los científicos de la misión Planck están trabajando para analizar los datos del fondo cósmico de microondas (CMB) y descubrir en ellos señales de la inflación cósmica. ¿Cuándo publicarán estos datos? En el turno de preguntas han dicho que necesitarán unos dos años (así que habrá que esperar hasta principios de 2013). Los datos que han liberado hoy son datos sobre fuentes de radiación compactas, tanto en microondas como en el infrarrojo lejano, muchas de ellas descubiertas por Planck. Estas fuentes pueden ser considerados como “ruido” para el análisis del CMB, pero que son de gran interés astrofísico y cosmológico. Se han descubierto unas 15000 nuevas fuentes en el rango de frecuencias entre las ondas de radio y el infrarrojo lejano, tanto fuentes en nuestra galaxia (la Vía Láctea) como en galaxias cercanas y lejanas. Se ha logrado un nuevo mapa de la red cósmica (cosmic web) de materia oscura y fluctuaciones primordiales de materia, nuevos cúmulos y supercúmulos de galaxias y nuevas fuentes anómalas de microondas en la Vía Láctea que se han identificado como “gas oscuro” (dark gas). Permitidme unos comentarios sobre cada uno de estos descubrimientos.

Jean-Loup Puget, “The Cosmic Infrared Background Fluctuations with Planck,” nos ha hablado de la red cósmica de materia oscura que se observa como pequeñas fluctuaciones del fondo cósmico de infrarrojos. Planck ha estudiado en detalle 6 regiones del cielo (AG, LH2, SP, N1, Bootes 1 y Bootes 2) y ha encontrado galaxias ultraluminosas en el infrarrojo que están formando nuevas estrellas a un ritmo muy alto (miles de veces mayor que en la Vía Láctea). Todo indica que se trata de las primeras galaxias que se formaron antes de los primeros 2000 millones de años tras la Gran Explosión. El estudio de estas galaxias será de gran interés para entender la formación de la red cósmica. 

Nabila Aghanim, “Planck Observations of Galaxy Clusters, Building Blocks of the Universe,” nos ha indicado que Planck ha observado 199 cúmulos de galaxias, 30 de los cuales son un descubrimiento nuevo (189 serán publicados hoy, para los 10 restantes habrá que esperar a la publicación de un artículo técnico que ha sido enviado). Estos cúmulos y supercúmulos galácticos se han observado gracias al efecto de Sunyaev-Zeldovich, la “sombra” que los cúmulos muestran en el fondo cósmico de microondas. Muchos de los nuevos cúmulos descubiertos están en su fase de formación y no son visibles en estudios previos que estudiaron su emisión de rayos X. Nabila nos ha recordado que desde hace 20 años no se realiza un estudio tan detallado de todos los cúmulos y supercúmulos del universo; además, su análisis mediante la radiación de microondas abre una nueva ventana para el estudio de la física de estas grandes estructuras del universo.

Finalmente, Clive Dickinson, “Anomalous Microwave Emission Sources in the Milky Way,” nos ha presentado un interesante estudio del “gas oscuro” de nuestra galaxia. El gas oscuro no tiene nada que ver con la materia oscura o la energía oscura. Se trata de fuentes que emiten radiación de microondas cuyo origen no se conoce en detalle pero según Clive podrían ser nubes de polvo en rotación. Así lo muestra el análisis detallado de la nube molecular observada en Perseo (ver figura arriba) cuyo espectro (gracias a Planck en el rango de 0’4-3000 GHz) muestra un pico (alrededor de los 30 GHz) que casa muy bien con lo predicho por las simulaciones teóricas para un nube de polvo en rotación. Estas nubes de “gas oscuro” no están constituidas de hidrógeno neutro y gases moleculares (como monóxido de carbono, CO). Por el contrario, se cree que podrían estar constituidas de una fase molecular “oscura” en la que el hidrógeno molecular (H2) sobrevive pero el CO es destruido.

En resumen, los científicos de la misión Planck hacen públicos estos datos de forma temprana para que sean estudiados por otros científicos ajenos a su objetivo prioritario, el fondo cósmico de microondas. Los nuevos datos son muy interesantes y su interpretación y consecuencias requerirá numerosos estudios futuros. Ya estaremos al loro en este blog de lo más importante que se vaya publicando.