materia oscura en 3D
© NASA/ESA
Un equipo internacional de astrónomos ha observado, analizado y medido por primera vez, un filamento cósmico en tercera dimensión. Este tejido filamentoso, considerado extremo hasta en las escalas astronómicas, está conformado de materia oscura y se extiende por 60 millones de años luz

La teoría de la Gran Explosión nos dice que el Universo es una gran telaraña. En esos primeros momentos de nacimiento del Cosmos, variaciones en la densidad de la materia hicieron que la masa entonces se condensara en una red de enredados filamentos. Sin embargo, observar estos filamentos no es fácil porque, nos dicen los astrónomos, están hechos de materia oscura; como buscar un gato negro en la oscuridad.

Se trata de observaciones nuevas. De hecho, la primera identificación convincente de una sección de uno de estos filamentos se hizo a principios de año; ahora, los investigadores han llegado más allá y han observado uno de ellos en tercera dimensión (3D). El elemento en cuestión no es pequeño. Se extiende 60 millones de años luz desde uno de los grupos galácticos más masivos hasta ahora conocido. El equipo combinó imágenes de alta resolución de la región en torno al cúmulo masivo de galaxias J0717.5 3745 (o MACS J0717 para abreviar), tomadas con el Hubble, el Telescopio Subarú de NAOJ y el Telescopio Canadá-Francia-Hawai, con datos espectroscópicos de las galaxias tomados desde el Observatorio WM Keck y el Observatorio Gemini. El análisis de estas observaciones en conjunto ofrece una visión completa de la forma del filamento que se extiende desde el cúmulo de galaxias casi a todo lo largo de nuestra línea de visión.

"Los filamentos de la red cósmica se extienden enormemente y son muy difusos, lo que los hace muy difíciles de detectar, y ni hablar de estudiarlos en 3D", comenta Mathilde Jauzac, de la Universidad de KwaZulu-Natal, Sudáfrica, autora principal del estudio.

Los investigadores explican que utilizaron cuatro ingredientes vitales para conseguir observar el filamento en 3D: un objetivo prometedor, técnicas avanzadas de lente gravitacional, imágenes de alta resolución y mediciones de movimientos y distancias. En primer lugar, es difícil ver uno de estos filamentos como un objetivo prometedor, sin embargo, observaciones han avanzado el conocimiento que se tiene sobre ellos y el estudio de la evolución del universo indica que los grupos galácticos se forman donde los filamentos de la telaraña universal se encuentran. Más aún, el equipo tenía ya una década estudiando el grupo MACS, y los resultados hacían del filamento un blanco prometedor.

En segundo lugar, la materia oscura es indescriptible pues no se ha podido observar. Pero la astronomía hace mucho que se vale de observaciones secundarios obtenidas del efecto que tiene la luz gracias a la teoría de la relatividad de Einstein. Por eso es posible observar indirectamente cómo la luz distorsiona las galaxias en el fondo del filamento debido a su masa. Es la técnica del lente gravitacional que cada vez está más avanzada y ahora este equipo ha desarrollado nuevos instrumentos que convierten las distorsiones de la imagen en un mapa de masa.

El telescopio Hubble, por último, se ha encargado de la tercera y la cuarta fase al añadir imágenes en alta resolución y el primer mapa de doble dimensión de un filamento, no obstante, para verlo en tercera dimensión requería de un poco más de trabajo.

"Imágenes a color, así como las velocidades de galaxias medidos con espectrómetros, utilizando los datos de la Subaru, CFHT, Keck WM, y los telescopios Gemini Norte (todo en Mauna Kea, Hawai), permitieron al equipo localizar miles de galaxias en el filamento y detectar los movimientos de muchas de ellas. Un modelo que combina la información de posición y velocidad para todas estas galaxias se construyó y reveló entonces la forma 3D y la orientación de la estructura filamentosa. Como resultado, fuimos capaces de medir las verdaderas propiedades del filamento, algo difícil de alcanzar sin las incertidumbres y sesgos que provienen de la proyección de la estructura en dos dimensiones, como es común en este tipo de análisis", explicó Jean-Paul Kneib, coautor del estudio e investigador de LAM, en Francia.

Los resultados nos llevan más allá de los límites de simulaciones numéricas y computacionales y de trabajo teórico, estamos hablando de la observación de un filamento de materia oscura en tercera dimensión, un filamento considerado extremo hasta en las escalas astronómicas. Si la masa ahora determinada es confirmada, es posible decir que en esas intersecciones de los filamentos en la telaraña cósmica, existe más masa de lo imaginado en forma de materia oscura.

Se espera que el telescopio James Webb, que será lanzado en el 2018, pueda detectar estos filamentos con mayor claridad debido a que es un telescopio mucho más sensible.