Una nueva mirada a las imágenes de galaxias del Hubble podría ser un paso hacia iluminar la naturaleza elusiva de la materia oscura, el material inobservable que constituye la mayor parte del universo, según un estudio publicado en línea hoy en el Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society .

Utilizando las observaciones pasadas del Hubble de seis cúmulos de galaxias masivas en el programa Frontier Fields, Los astrónomos demostraron que la luz intracluster (el brillo difuso entre las galaxias en un cúmulo) traza el camino de la materia oscura, iluminando su distribución con mayor precisión que los métodos existentes que observan la luz de rayos X.

La luz intralúster es el subproducto de interacciones entre galaxias que alteran sus estructuras; en el caos, las estrellas individuales se liberan de sus amarres gravitacionales en su galaxia de origen para realinearse con el mapa de gravedad del cúmulo general. Aquí también es donde reside la gran mayoría de la materia oscura. La luz de rayos X indica dónde chocan los grupos de galaxias, pero no la estructura subyacente del clúster. Esto lo convierte en un rastreador menos preciso de materia oscura.

"La razón por la que la luz intracluster es un excelente trazador de materia oscura en un cúmulo de galaxias es que tanto la materia oscura como estas estrellas que forman la luz intragrupo flotan libremente en el potencial gravitacional del cúmulo mismo, por lo que siguen exactamente el misma gravedad, "dijo Mireia Montes de la Universidad de Nueva Gales del Sur en Sydney, Australia, quien es coautor del estudio. "Hemos encontrado una nueva forma de ver la ubicación donde debería estar la materia oscura, porque está rastreando exactamente el mismo potencial gravitacional. Podemos iluminar con un brillo muy tenue, la posición de la materia oscura ".

Montes también destaca que no solo el método es preciso, pero es más eficiente porque utiliza solo imágenes profundas, en lugar de los más complejos, técnicas de espectroscopia que requieren mucho tiempo. Esto significa que se pueden estudiar más grupos y objetos en el espacio en menos tiempo, lo que significa más evidencia potencial de en qué consiste la materia oscura y cómo se comporta.

"Este método nos coloca en la posición de caracterizar, de forma estadística, la naturaleza última de la materia oscura, "Dijo Montes.

"La idea del estudio surgió al observar las impecables imágenes del Hubble Frontier Field, "dijo el coautor del estudio Ignacio Trujillo del Instituto de Astronomía de Canarias en Tenerife, España, quien junto con Montes había estudiado la luz intracluster durante años. "Los campos fronterizos del Hubble mostraron luz dentro del clúster con una claridad sin precedentes. Las imágenes fueron inspiradoras, Trujillo dijo. No esperaba que los resultados fueran tan precisos. Las implicaciones para la investigación futura basada en el espacio son muy emocionantes ".

"Los astrónomos utilizaron la Distancia de Hausdorff Modificada (MHD), una métrica utilizada en la coincidencia de formas, medir las similitudes entre los contornos de la luz intragrupo y los contornos de los diferentes mapas de masas de los conglomerados, que se proporcionan como parte de los datos del proyecto Hubble Frontier Fields, alojado en el Archivo Mikulski de Telescopios Espaciales (MAST). El MHD es una medida de la distancia entre dos subconjuntos. Cuanto menor sea el valor de MHD, cuanto más similares sean los dos conjuntos de puntos. Este análisis mostró que la distribución de luz intragrupos vista en las imágenes de Hubble Frontier Fields coincidía con la distribución de masa de los seis cúmulos de galaxias mejor que la emisión de rayos X, derivado de las observaciones archivadas del espectrómetro de imágenes CCD avanzado (ACIS) del Observatorio de rayos X de Chandra.

Más allá de este estudio inicial, Montes y Trujillo ven múltiples oportunidades para expandir su investigación. Para comenzar, les gustaría aumentar el radio de observación en los seis grupos originales, para ver si el grado de precisión del rastreo se mantiene. Otra prueba importante de su método será la observación y el análisis de cúmulos de galaxias adicionales por parte de más equipos de investigación. para agregar al conjunto de datos y confirmar sus hallazgos.

Los astrónomos también esperan la aplicación de las mismas técnicas con futuros telescopios espaciales potentes como el telescopio espacial James Webb y WFIRST. que tendrá instrumentos aún más sensibles para resolver la tenue luz intragrupo en el universo distante.

A Trujillo le gustaría probar la reducción del método de cúmulos de galaxias masivas a galaxias individuales. "Sería fantástico hacer esto a escalas galácticas, por ejemplo, explorando los halos estelares. En principio, la misma idea debería funcionar; las estrellas que rodean la galaxia como resultado de la actividad de fusión también deberían seguir el potencial gravitacional de la galaxia, iluminando la ubicación y distribución de la materia oscura ".

El programa Hubble Frontier Fields fue una iniciativa de imágenes profundas diseñada para utilizar la lupa natural de la gravedad de los cúmulos de galaxias para ver las galaxias extremadamente distantes más allá de ellos. y así obtener información sobre el universo temprano (distante) y la evolución de las galaxias desde ese momento. En ese estudio, la luz difusa intracluster fue una molestia, oscureciendo parcialmente las galaxias distantes más allá. Sin embargo, ese tenue resplandor podría terminar arrojando una luz significativa sobre uno de los grandes misterios de la astronomía:la naturaleza de la materia oscura.