Los brillantes hilos de estrellas alrededor de la Vía Láctea pueden contener respuestas a una de nuestras preguntas más importantes sobre el universo:¿qué es la materia oscura? Con imágenes tomadas a través de seis filtros de color diferentes montados en la cámara más grande jamás construida para astronomía y astrofísica, el próximo Legacy Survey of Space and Time del Observatorio Vera C. Rubin revelará corrientes estelares nunca antes vistas alrededor de la Vía Láctea y sus efectos reveladores. de sus interacciones con la materia oscura.

Tan fascinantes como ríos que brillan bajo la luz del sol, las corrientes estelares trazan arcos brillantes a través y alrededor de nuestra galaxia natal:la Vía Láctea. Las corrientes estelares están compuestas de estrellas que originalmente estaban unidas en cúmulos globulares o galaxias enanas, pero que han sido interrumpidas por interacciones gravitacionales con nuestra galaxia y atraídas hacia largas líneas estelares.

Estos delgados rastros de estrellas a menudo muestran signos de perturbación y los científicos sospechan que, en muchos casos, la materia oscura es la culpable. El Observatorio Vera C. Rubin pronto proporcionará una gran cantidad de datos para iluminar las corrientes estelares, la materia oscura y sus complejas interacciones.

La materia oscura constituye el 27% del universo, pero no se puede observar directamente y los científicos actualmente no saben exactamente qué es. Para obtener más información, utilizan una variedad de métodos indirectos para investigar su naturaleza. Algunos métodos, como las lentes gravitacionales débiles, mapean la distribución de la materia oscura a gran escala en todo el universo. La observación de corrientes estelares permite a los científicos explorar un aspecto diferente de la materia oscura porque muestran la huella de los efectos gravitacionales de la materia oscura a pequeñas escalas.

El Observatorio Vera C. Rubin, ubicado en Chile, utilizará un telescopio de 8,4 metros equipado con la cámara digital más grande del mundo para realizar un estudio de 10 años de todo el cielo del hemisferio sur a partir de finales de 2025. Los datos resultantes, con imágenes tomadas a través de seis filtros de colores diferentes, hará que sea más fácil que nunca para los científicos aislar corrientes estelares dentro y más allá de la Vía Láctea y examinarlas en busca de signos de alteración de la materia oscura.

"Estoy muy entusiasmada con el uso de corrientes estelares para aprender sobre la materia oscura", dijo Nora Shipp, becaria postdoctoral en la Universidad Carnegie Mellon y co-coordinadora del Grupo de Trabajo sobre Materia Oscura en la Colaboración Científica de Energía Oscura del Observatorio Rubin/LSST. "Con el Observatorio Rubin, podremos utilizar corrientes estelares para descubrir cómo se distribuye la materia oscura en nuestra galaxia desde las escalas más grandes hasta escalas muy pequeñas".

El Observatorio Rubin comenzará sus operaciones científicas a finales de 2025. El Observatorio Rubin es un programa de NSF NOIRLab que, junto con el Laboratorio Nacional del Acelerador SLAC, operará Rubin de forma conjunta.

La evidencia sugiere que un halo esférico de materia oscura rodea la Vía Láctea, formado por grupos más pequeños de materia oscura. Estos grupos interactúan con otras estructuras, alterando su dinámica gravitacional y cambiando su apariencia observada. En el caso de las corrientes estelares, los resultados de las interacciones de la materia oscura aparecen como torceduras o espacios en los rastros estelares.

Las imágenes increíblemente detalladas del Observatorio Rubin permitirán a los científicos identificar y examinar irregularidades muy sutiles en las corrientes estelares y así inferir las propiedades de los grupos de materia oscura de baja masa que las causaron, incluso reduciendo de qué tipos de partículas están hechos estos grupos. .

"Al observar las corrientes estelares, seremos capaces de tomar medidas indirectas de los grupos de materia oscura de la Vía Láctea con masas más bajas que nunca, lo que nos brindará limitaciones realmente buenas sobre las propiedades de las partículas de la materia oscura", dijo Shipp.

Las corrientes estelares en las regiones exteriores de la Vía Láctea son candidatos especialmente buenos para observar los efectos de la materia oscura porque es menos probable que se hayan visto afectados por interacciones con otras partes de la Vía Láctea, lo que puede confundir el panorama. El Observatorio Rubin podrá detectar corrientes estelares a una distancia aproximadamente cinco veces mayor de lo que podemos ver ahora, lo que permitirá a los científicos descubrir y observar una población completamente nueva de corrientes estelares en las regiones exteriores de la Vía Láctea.

Las corrientes estelares son difíciles de distinguir de muchas otras estrellas de la Vía Láctea. Para aislar las corrientes estelares, los científicos buscan estrellas con propiedades específicas que indiquen que probablemente pertenecían juntas como cúmulos globulares o galaxias enanas. Luego analizan el movimiento u otras propiedades de estas estrellas para identificar aquellas conectadas como una corriente.

"Las corrientes estelares son como collares de perlas, cuyas estrellas trazan el camino de la órbita del sistema y tienen una historia compartida", dijo Jaclyn Jensen, Ph.D. candidata de la Universidad de Victoria que planea utilizar datos de Rubin/LSST para su investigación sobre los progenitores de las corrientes estelares y su papel en la formación de la Vía Láctea.

"Utilizando las propiedades de estas estrellas, podemos determinar información sobre sus orígenes y qué tipo de interacciones pudo haber experimentado la corriente. Si encontramos un collar de perlas con algunas perlas esparcidas cerca, podemos deducir que algo pudo haber llegado y roto la estrella". cadena."

La cámara LSST de 3200 megapíxeles del Observatorio Rubin está equipada con seis filtros de color, incluido, en particular, para los científicos de corrientes estelares como Shipp y Jensen, un filtro ultravioleta. El filtro ultravioleta de Rubin proporcionará información crítica sobre el extremo azul-ultravioleta del espectro de luz que permitirá a los científicos distinguir las diferencias sutiles y desenredar las estrellas en una corriente de estrellas similares en la Vía Láctea.

En general, Rubin proporcionará a los científicos miles de imágenes profundas tomadas a través de los seis filtros, brindándoles una visión más clara que nunca de las corrientes estelares.

La avalancha de datos que proporcionará Rubin también inspirará nuevas herramientas y métodos para aislar corrientes estelares. Como señala Shipp, "en este momento, detectar flujos potenciales a simple vista es un proceso que requiere mucha mano de obra; el gran volumen de datos de Rubin presenta una oportunidad emocionante para pensar en formas nuevas y más automatizadas de identificar flujos".

Proporcionado por la Fundación Nacional de Ciencias