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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Un puente de materia oscura entre dos supercúmulos galácticos que confirma la idea de la web cósmica

Observar la materia oscura a escala cósmica donde no hay materia ordinaria es casi imposible y siempre necesitamos que haya materia ordinaria cerca para ver sus efectos sobre ella, por eso siempre se suele ver ambos tipos de materia ligadas entre sí. Se publica en Nature la observación de un puente (un filamento) enorme de materia oscura que une dos supercúmulos galácticos, Abell 222 y Abell 223. La teoría predice que este tipo de filamentos deben ser muy habituales, sin embargo, esta es la primera vez que se observa uno (repito, porque observarlos es muy difícil). La nueva técnica desarrollada para alcanzar este logro (basada en lentes gravitatorias débiles) se espera que permitirá observar muchos otros ejemplos en los próximos años. La materia en el universo (el 80% de la cual es materia oscura) se distribuye como el jabón en la espuma del baño, en las capas externas de grandes vacíos (las burbujas de la espuma). Se denomina “telaraña cósmica” (cosmic web) a esta idea de la que se tienen pruebas indirectas. El nuevo trabajo de Jörg Dietrich, cosmólogo de la Universidad de Munich en Alemania, y sus colegas es un apoyo muy firme a esta idea. Nos lo ha contado Zeeya Merali, “Dark matter’s tendrils revealed. Direct measurement of a dark-matter ‘filament’ confirms its existence in a galaxy supercluster,” Nature, 04 July 2012, haciéndose eco del artículo técnico de Jörg P. Dietrich, Norbert Werner, Douglas Clowe, Alexis Finoguenov, Tom Kitching, Lance Miller, Aurora Simionescu, “A filament of dark matter between two clusters of galaxies,” Nature, Published online 04 July 2012 [arXiv:1207.0809].

Para los que gusten de datos más técnicos. Los supercúmulos galácticos Abell 222 y Abell 223 presentan un corrimiento al rojo de  ≈  0,21 y están separados en el cielo por unos 14′ (minutos de arco). El puente de materia oscura ha sido confirmado con una confianza estadística de 4,1 σ (sigmas) gracias a las observaciones del telescopio Subaru de 8,2 metros en Mauna Kea, Hawai. La masa de Abell 222 y Abell 223 se estima en unos 2,7 ± 0,8 × 1014 y 3,4 ± 1,2 × 1014 masas solares, resp., mientras que el filamento tiene una masa de 6,5 ± 0,1 × 1013 masas solares (aunque el mejor ajuste se obtiene para 9,8 ± 4,4 × 1013 masas solares). Las medidas de la cantidad de gas de materia ordinaria que puede haber en el filamento indican que no supera las 5,8 × 1012 masas solares. Futuros estudios permitirán conocer mejor las propiedades de este filamento de materia oscura.