Astrónomos descubren “galaxias en espejo” en el espacio profundo, y resuelven el misterio cósmico

Por Michael Wing
20 de Enero de 2022 1:56 PM Actualizado: 20 de Enero de 2022 1:56 PM

Hace unos años se descubrió un extraño conjunto de galaxias “en espejo” en el espacio profundo, divisado a miles de millones de años luz de distancia, y los investigadores están empezando a comprenderlo, y entender los “espejos de feria” del espacio exterior ha sido la clave para desentrañar el misterio.

Observar el espacio profundo a través del telescopio espacial Hubble de la NASA es similar a mirarse en un espejo de feria. El tejido ondulado del espacio, distorsionado por la gravedad de los objetos celestes, como los lejanos cúmulos de galaxias, puede tener el mismo efecto que un espejo torcido, estirando, ampliando o incluso aumentando el brillo de las escenas más lejanas, un fenómeno conocido por los astrónomos como “lente gravitacional”.

Esta lente gravitacional permite a los investigadores espaciales estudiar qué hay detrás de los objetos intermedios que causan la propia distorsión de la lente, mientras que este estiramiento, aumento o brillo actúa, en efecto, como una especie de telescopio natural, realzando los objetos lejanos con mayor detalle de lo que sería posible de otra manera.

¿Una imagen especular en el espacio profundo?

Pero un extraño fenómeno relacionado con las lentes gravitacionales fue descubierto por el investigador del telescopio espacial Hubble Timothy Hamilton en 2013; en ese momento, no sabía qué hacer con esto. Mientras investigaba los cuásares (los núcleos ardientes de las galaxias activas), Hamilton descubrió lo que parecía una imagen especular casi simétrica con pares de bultos de galaxias (galaxias centrales llenas de estrellas) y tres rayas distintas a cada lado, enfrentadas. El extraño avistamiento simétrico fue apodado “Objeto de Hamilton”, en honor a su descubridor.

Aunque los investigadores de la NASA han encontrado algunas cosas extrañas en el espacio exterior, como galaxias que colisionan y estrellas que explotan, se necesitaron años para desentrañar el misterio de la causa de esta anomalía galáctica. “Quedamos realmente perplejos”, dijo Hamilton a la NASA. “Mi primer pensamiento fue que tal vez eran galaxias que interactuaban con brazos estirados por la marea. Realmente no encajaba bien, pero no sabía qué más pensar”.

“El objeto de Hamilton” (Cortesía de la NASA, ESA, Richard E. Griffiths (UH Hilo); Co-autor: Jenny Wagner (ZAH); Procesamiento de imágenes: Joseph DePasquale (STScI)

Después de buscar teorías sin salida y solicitar ayuda a sus colegas, Hamilton y un equipo cada vez más numeroso, encabezado por Richard Griffiths, de la Universidad de Hawai y Halo, finalmente resolvieron el rompecabezas. Griffiths había visto un objeto similar en un estudio de cúmulos profundos del Hubble, y en 2015 confirmó que la causa eran las lentes gravitacionales; se determinó que la imagen simétrica se debía a que un cúmulo de galaxias intermedio se alineaba perfectamente con los objetos de fondo más distantes. El extraño efecto espejo se debe a que las galaxias de fondo se encuentran en una onda en el tejido del espacio: una densa cantidad de materia oscura (el tejido invisible del espacio que los científicos aún no comprenden completamente) que produce una distorsión invisible.

Una ondulación invisible de materia oscura en el espacio.

Griffiths comparó esta extraña distorsión con mirar el fondo de una piscina. “Piensa en la superficie ondulada de una piscina en un día soleado, que muestra patrones de luz brillante en el fondo de la piscina”, dijo. “Estos patrones brillantes en el fondo son causados por un efecto similar al de las lentes gravitacionales. Las ondulaciones de la superficie actúan como lentes parciales y enfocan la luz del sol hacia patrones brillantes en el fondo”.

Pero el equipo aún tenía un problema: no podían identificar el cúmulo intermedio, que en última instancia era lo que causaba el efecto de lente. Normalmente, ese cúmulo es lo primero que ven los investigadores; las distorsiones posteriores se observan dentro de ese cúmulo. Entonces, los datos del Sloan Digital Sky Survey lo localizaron en el mismo lugar que esas imágenes con lente y se determinó que era una galaxia espiral barrada, orientada de canto aparentemente, a más de 7000 millones de años luz. Se comprobó que las propias imágenes de fondo estaban a más de 11,000 millones de años luz.

Cartografía de lo invisible.

Para conocer mejor los efectos de la materia oscura, Griffiths recurrió a la experta en teoría de lentes gravitacionales Jenny Wagner, de la Universidad de Heidelberg, Alemania, que utilizó un programa informático para elaborar un mapa de la materia oscura causante de la distorsión, y concluyó que estaba distribuida “suavemente” en el espacio a pequeñas escalas.

“Es estupendo que solo necesitemos dos imágenes especulares para obtener la escala de qué tan grumosa o no puede ser la materia oscura en estas posiciones”, dijo Wagner. “Aquí no utilizamos ningún modelo de lente. Solo tomamos los observables de las múltiples imágenes y el hecho de que pueden transformarse una en otra. Con nuestro método se pueden plegar unas en otras. Esto ya nos da una idea de lo suave que debe ser la materia oscura en estas dos posiciones”.

El descubrimiento de esta lente gravitacional inducida por la materia oscura es importante porque los astrónomos aún no saben exactamente qué es la materia oscura, incluso casi un siglo después de su descubrimiento. “Sabemos que es alguna forma de materia, pero no tenemos idea de qué partículas la componen”, dijo Griffiths. “Así que no sabemos nada de cómo se comporta. Solo sabemos que tiene masa y que está sometida a la gravedad”. La importancia de los límites de tamaño en la aglomeración o suavidad es que nos da algunas pistas sobre lo que podría ser la partícula. Cuanto más pequeñas sean las aglomeraciones de materia oscura, más masivas deben ser las partículas”.


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