Mapa de densidad de materia oscura proyectado, creado utilizando una simulación que mide 2.400 millones de años luz en cada lado. . El cuadrado intermedio (arriba a la derecha) tiene poco menos de un millón de años luz de ancho. El cuadrado más pequeño (abajo a la izquierda) es el zoom más profundo:tiene solo 783 años luz de ancho, equivalente a 500 veces el tamaño del sistema solar. En el cuadrado intermedio (arriba a la derecha), los halos de materia oscura más grandes tienen una masa similar a la de un rico cúmulo de galaxias (un millón de billones de veces la masa del Sol). En el cuadrado más pequeño (abajo a la derecha), los halos más pequeños claramente visibles tienen una masa comparable a la de la Tierra (0,000003 la masa del Sol). Crédito:Dr. Sownak Bose, Centro de Astrofísica, Universidad Harvard
Los cosmólogos se han acercado a los grupos más pequeños de materia oscura en un universo virtual, lo que podría ayudarnos a encontrar algo real en el espacio.
Un equipo internacional de investigadores, incluida la Universidad de Durham, REINO UNIDO, usó supercomputadoras en Europa y China para enfocarse en una región típica de un universo generado por computadora.
El zoom que pudieron lograr es el equivalente a poder ver una pulga en la superficie de la Luna.
Esto les permitió hacer imágenes y análisis detallados de cientos de grupos (o halos) de materia oscura virtual, desde los más grandes hasta los más pequeños.
Las partículas de materia oscura pueden colisionar con las antipartículas de materia oscura cerca del centro de los halos donde, según algunas teorías, se convierten en una explosión de energía de radiación de rayos gamma.
Sus hallazgos, publicado en la prestigiosa revista Naturaleza , podría significar que estos halos muy pequeños podrían identificarse en observaciones futuras por la radiación que se cree que emiten.
Coautor Profesor Carlos Frenk, Profesor Ogden de Física Fundamental en el Instituto de Cosmología Computacional, en la Universidad de Durham, REINO UNIDO, dijo:“Al hacer zoom en estos halos de materia oscura relativamente pequeños, podemos calcular la cantidad de radiación que se espera que provenga de halos de diferentes tamaños.
"La mayor parte de esta radiación sería emitida por halos de materia oscura demasiado pequeños para contener estrellas y los futuros observatorios de rayos gamma podrían detectar estas emisiones". haciendo estos pequeños objetos 'visibles' individual o colectivamente.
"Esto confirmaría la naturaleza hipotética de la materia oscura, que puede que no sea del todo oscuro después de todo ".
La mayor parte de la materia del universo es oscura (aparte de la radiación gamma que emiten en circunstancias excepcionales) y de naturaleza completamente diferente a la materia que forma las estrellas. planetas y personas.
El universo está compuesto de aproximadamente un 27 por ciento de materia oscura y el resto consiste en gran parte en la igualmente misteriosa energía oscura. Materia normal como planetas y estrellas, constituye un cinco por ciento relativamente pequeño del universo.
Mapa de densidad de materia oscura proyectado, creado utilizando una simulación que mide 2.400 millones de años luz en cada lado. El recuadro (abajo a la izquierda) es el zoom más profundo de la simulación:tiene solo 783 años luz de ancho, equivalente a 500 veces el tamaño del sistema solar. En el recuadro los halos de materia oscura más pequeños claramente visibles tienen una masa comparable a la de la Tierra (0,000003 la masa del Sol). Crédito:Dr. Sownak Bose, Centro de Astrofísica, Universidad Harvard.
Las galaxias se formaron y crecieron cuando el gas se enfrió y condensó en el centro de enormes grupos de esta materia oscura, los llamados halos de materia oscura.
Los astrónomos pueden inferir la estructura de grandes halos de materia oscura a partir de las propiedades de las galaxias y del gas que contienen.
Los halos más grandes contienen enormes colecciones de cientos de galaxias brillantes, llamados cúmulos de galaxias, con un peso de 1, 000 billones de veces más que nuestro Sol.
Sin embargo, los científicos no tienen información directa sobre los halos de materia oscura más pequeños que son demasiado pequeños para contener una galaxia. Estos solo pueden estudiarse simulando la evolución del Universo en una gran supercomputadora.
Se cree que los más pequeños tienen la misma masa que la Tierra según las teorías científicas populares actuales sobre la materia oscura que subyacen a la nueva investigación.
Las simulaciones se realizaron utilizando la supercomputadora Cosmology Machine, parte de las instalaciones de Computación de alto rendimiento de DiRAC en Durham, financiado por el Consejo de Instalaciones de Ciencia y Tecnología (STFC), y computadoras en la Academia de Ciencias de China.
Al hacer zoom en el universo virtual con un detalle tan microscópico, los investigadores pudieron estudiar la estructura de los halos de materia oscura que varían en masa desde la de la Tierra hasta un gran cúmulo de galaxias.
La impresión de un artista de los halos de materia oscura con varias masas en el Universo. Crédito:YU Jingchuan, Planetario de Pekín
Asombrosamente, encontraron que los halos de todos los tamaños tienen una estructura interna muy similar y son extremadamente densos en el centro, cada vez más extendido, con grupos más pequeños orbitando en sus regiones exteriores.
Los investigadores dijeron que sin una escala de medida era casi imposible distinguir una imagen de un halo de materia oscura de una galaxia masiva de una de un halo con una masa de una fracción de la del Sol.
El coautor, el profesor Simon White, del Instituto Max Planck de Astrofísica, Alemania, dijo:"Esperamos que los pequeños halos de materia oscura sean extremadamente numerosos, que contiene una fracción sustancial de toda la materia oscura del universo, pero permanecerían en su mayor parte oscuras a lo largo de la historia cósmica porque las estrellas y galaxias crecen solo en halos de más de un millón de veces más masivas que el Sol.
"Nuestra investigación arroja luz sobre estos pequeños halos a medida que buscamos aprender más sobre qué es la materia oscura y el papel que desempeña en la evolución del universo".
