Materia oscura, una forma misteriosa de materia que constituye aproximadamente el 80 por ciento de la masa del universo, ha eludido la detección durante décadas. Aunque no interactúa con la luz, los científicos creen que está ahí debido a su influencia en las galaxias y los cúmulos de galaxias.

Se extiende mucho más allá del alcance de las estrellas más lejanas de las galaxias, formando lo que los científicos llaman un halo de materia oscura. Mientras las estrellas dentro de la galaxia giran ordenadamente, disco organizado, estas partículas de materia oscura son como un enjambre de abejas, moviéndose caóticamente en direcciones aleatorias, lo que los mantiene hinchados para equilibrar la atracción de la gravedad hacia adentro.

Investigación previa dirigida por el becario postdoctoral Eric Baxter; Bhuvnesh Jain, Walter H. y Leonore C. Annenberg Profesores de Ciencias Naturales en el Departamento de Física y Astronomía de la Facultad de Artes y Ciencias de Penn; y Chihway Chang de la Universidad de Chicago proporcionaron evidencia de que los halos de materia oscura alrededor de los cúmulos de galaxias tienen una ventaja debido al "efecto de salpicadura".

"Tienes este gran halo de materia oscura que rodea cada cúmulo de galaxias, "Baxter dijo, "y ha ido acumulando materia gravitacionalmente a lo largo de toda su historia. A medida que esa materia es absorbida, va cada vez más rápido. Cuando finalmente cae en el halo, da la vuelta y comienza a orbitar. Ese cambio es lo que la gente ha comenzado a llamar splashback, porque las cosas están salpicando hacia atrás en algún sentido ".

A medida que el asunto "salpique, "se ralentiza. Debido a que este efecto se produce en muchas direcciones diferentes, conduce a una acumulación de materia justo en el borde del halo y una fuerte caída en la cantidad de materia justo fuera de esa posición.

En su estudio inicial, los investigadores utilizaron datos del Sloan Digital Sky Survey para investigar la distribución de las galaxias alrededor de los cúmulos. En un estudio de seguimiento que utilizó datos del primer año de Dark Energy Survey, los investigadores utilizaron un método diferente llamado lente gravitacional, que aprovecha un fenómeno en el que la luz que llega hacia un observador se dobla cuando la materia ejerce una fuerza gravitacional sobre ella. Al observar el ligero estiramiento de los objetos detrás de las galaxias, los investigadores pueden medir directamente el perfil de masa, cómo se distribuye la masa dentro de la galaxia.

"Hay muchas aplicaciones diferentes de lentes, "Jain dijo, "pero este es uno en el que algo pasó de ser indetectable a detectable, por eso es particularmente emocionante ".

En un artículo que se publicará en Diario astrofísico , los investigadores demostraron que este método produjo una comprensión de los halos de materia oscura que es ampliamente consistente con lo que vieron usando la luz de las galaxias del cúmulo en su primer estudio.

"Estábamos investigando la cuestión de si los halos de materia oscura tienen un límite definido, "Dijo Jain." El estándar de oro para establecer esto es mirar directamente a la masa a través de lentes gravitacionales, que no se ha hecho antes. Con la última compilación de datos DES vemos una imagen muy similar a la que vimos en la distribución de las galaxias ".

Medir la lente gravitacional es mucho más difícil que simplemente medir la distribución de las galaxias, Dijo Jain.

"Podemos ver galaxias fácilmente, solo les hacemos una foto, " él dijo, "pero con lentes gravitacionales tenemos que tomar fotografías de muchos más débiles, galaxias de fondo y medir cómo se distorsionan en pequeñas formas. Es una medida desafiante ".

Esto deja más margen de error en las mediciones, haciendo que sean menos precisos. Sin embargo, los hallazgos solo se basaron en el primer año de observaciones del Dark Energy Survey. Al final de la encuesta, Habrá cuatro años adicionales de datos para que los investigadores los analicen. Esto les permitirá realizar mediciones más precisas, sondeando directamente la materia en galaxias y cúmulos de galaxias utilizando lentes gravitacionales. Entonces será posible realizar pruebas de materia oscura, ya que cualquier nueva interacción física entre partículas de materia oscura podría cambiar la ubicación de la salpicadura.

"Podemos esperar una imagen más clara de los misteriosos halos de materia oscura, "Dijo Jain.