¿Qué esconde el universo? James Webb detecta pistas clave del enigma de la materia oscura
El Telescopio Espacial James Webb de la NASA ha dirigido recientemente su atención hacia el famoso Cúmulo Bala (Bullet Cluster), logrando capturar imágenes con un nivel de detalle sin precedentes que han permitido detectar una mayor cantidad de galaxias extremadamente tenues y lejanas. Gracias a sus precisas observaciones en el rango del infrarrojo cercano, los investigadores han podido mapear de forma más completa el contenido de estos cúmulos de galaxias en colisión.
Sangjun Cha, autor principal del estudio publicado en The Astrophysical Journal Letters y estudiante de doctorado en la Universidad Yonsei en Seúl, destacó que con las observaciones del Webb han logrado medir cuidadosamente la masa del Cúmulo Bala utilizando el conjunto de datos de lentes gravitacionales más grande hasta la fecha, abarcando desde los núcleos de los cúmulos hasta sus zonas más exteriores. Estudios anteriores basados en otros telescopios utilizaban datos de lentes gravitacionales mucho más limitados, lo que resultaba en estimaciones menos precisas de la masa de este sistema.
Por su parte, Kyle Finner, coautor del estudio y científico en el IPAC de Caltech, afirmó que las imágenes capturadas por Webb “mejoran drásticamente lo que podemos medir en esta región, incluyendo la localización de partículas invisibles conocidas como materia oscura”.
Mapeando la materia oscura en el Cúmulo Bala
El Cúmulo Bala está compuesto por dos grandes cúmulos de galaxias que están colisionando y que funcionan como lentes gravitacionales, amplificando la luz de galaxias de fondo. Este fenómeno de lentes gravitacionales ha permitido a los investigadores inferir la distribución de la materia oscura, que aunque no emite, refleja ni absorbe luz, ejerce un efecto gravitacional sobre la materia visible.
James Jee, coautor del estudio y profesor en la Universidad Yonsei, explicó que para entender este fenómeno se puede imaginar un estanque con agua clara y piedras en el fondo: “No se puede ver el agua a menos que haya viento que cause ondas, las cuales distorsionan la vista de las piedras, haciendo que el agua actúe como una lente.” De manera similar, en el espacio, la materia oscura sería el agua, mientras que las galaxias de fondo serían las piedras.
En este trabajo, el equipo ha medido miles de galaxias en las imágenes de Webb para poder “pesar” de forma precisa tanto la masa visible como la invisible en estos cúmulos, logrando un mapa refinado que revela la distribución de la materia oscura y de la luz intracluster, que es la emitida por estrellas que ya no están unidas a galaxias individuales, sino que flotan en el cúmulo.
Los nuevos resultados confirman que esta luz intracluster puede ser utilizada como un indicador confiable de la materia oscura, incluso en un entorno dinámico como el Cúmulo Bala. Si estas estrellas están unidas al cúmulo a través de su materia oscura, se facilitaría el rastreo de esta materia invisible, permitiendo estudios más profundos sobre su naturaleza.
Hacia un futuro de reconstrucción cósmica
Los nuevos mapas obtenidos con Webb también indican que durante la colisión de los cúmulos, el gas fue arrastrado y dejado atrás, como lo confirman los datos de rayos X del Observatorio Chandra de la NASA, mientras que la materia oscura se mantuvo alineada con las galaxias, lo que indica que no fue arrastrada durante el choque, limitando las posibilidades de que la materia oscura interactúe consigo misma de forma significativa.
El equipo también ha observado que la asimetría y las extrañas elongaciones detectadas en la masa del cúmulo podrían deberse a múltiples colisiones que ocurrieron hace miles de millones de años, sugiriendo que el Cúmulo Bala podría ser el resultado de una compleja serie de interacciones cósmicas.
Actualmente, los investigadores planean utilizar futuros datos del Telescopio Espacial Nancy Grace Roman, que se lanzará en 2027, para obtener imágenes de infrarrojo cercano a gran escala que permitan estimar la masa completa del Cúmulo Bala y recrear con simulaciones por computadora la colisión que lo originó.
El Cúmulo Bala se encuentra en la constelación de Carina, a 3.800 millones de años luz de la Tierra, y gracias al Telescopio Espacial James Webb, la humanidad está cada vez más cerca de comprender la distribución de la materia oscura y la evolución de las colisiones cósmicas que moldean el universo.
