Abell 262, Abell 383, Abell 1413, y Abell 2390: ¿es «borrosa» la materia oscura?
2/5/2017 de Chandra / Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
Imágenes de cuatro cúmulos de galaxias que forman parte de la muestra de 13 cúmulos de galaxias utilizados para el estudio de la materia oscura. El modelo considerado ha sido el de la materia oscura fría borrosa. Crédito: imágenes en rayos X de NASA/CXC/Cinestav/T.Bernal et al.; imágenes en el óptico de NASA/STScI.
Un equipo de astrónomos ha utilizados datos del observatorio de rayos X Chandra de NASA para estudiar las propiedades de la materia oscura, la misteriosa sustancia invisible que constituye la mayor parte de la materia del Universo. El estudio, que incluye 13 cúmulos de galaxias, explora la posibilidad de que la materia oscura sea más «borrosa» que «fría», quizás añadiendo incluso más complejidad alrededor de este misterio cósmico.
Durante varias décadas, los astrónomos han sabido de la existencia de la materia oscura. Sin embargo, siguen sin comprender sus propiedades con detalle. Es decir, quisieran averiguar cómo se comporta en distintos ambientes y, en última instancia, de qué está hecha. El modelo más popular asume que se trata de una partícula más masiva que el protón y que es fría, es decir, que se mueve a velocidades mucho menores que la velocidad de la luz. Este modelo ha tenido éxito en explicar la estructura del universo a muy grandes escalas, mucho mayores que las galaxias, pero tiene problemas explicando cómo se distribuye la materia a escalas menores que las galaxias.
Por ejemplo, el modelo de la materia oscura fría predice que la densidad de materia oscura en el centro de las galaxias es mucho mayor que en las regiones que rodean al centro. Y como la materia normal es atraída hacia la oscura, también debería de haber un fuerte pico de densidad en el centro de las galaxias. Sin embargo, los astrónomos observan que la densidad tanto de materia normal como de materia oscura es mucho más uniforme. Otro problema es que el modelo de materia oscura fría predice un número mucho mayor de galaxias pequeñas en órbita alrededor de galaxias como la Vía Láctea del que observan realmente los astrónomos.
Para resolver estos problemas del modelo de la materia oscura fría, los astrónomos han propuesto modelos alternativos en los que la materia oscura posee propiedades muy distintas. Uno de ellos considera el principio de la mecánica cuántica según el cual cada partícula subatómica tiene asociada una onda. Si la partícula de la materia oscura es de masa extremadamente pequeña (unos diez mil billones de billones de veces menor que la masa de un electrón), su longitud de onda correspondiente sería de unos 3000 años-luz. Esta distancia de un pico de la onda al siguiente es cerca de un octavo de la distancia de la Tierra al centro de la Vía Láctea. Las ondas de partículas distintas pueden entonces solaparse e interferir entre sí como las ondas de un estaque, actuando como un sistema cuántico a escalas galácticas en lugar de atómicas.
La gran longitud de onda de las ondas asociadas a estas partículas significa que la densidad de la materia oscura en el centro de las galaxias no puede tener un pico intenso. Por tanto, para un observador que está fuera de una galaxia, estas partículas parecerían «borrosas» si pudieran ser detectadas directamente, razón por la cual el modelo ha sido llamado de la «materia oscura borrosa». Y como la materia normal es atraída por la materia oscura, también se repartirá a escalas mayores. Esto explicaría de forma natural la ausencia de un fuerte pico en la densidad de materia en el centro de las galaxias.
