Para astrónomos estudiando materia oscuraEl clúster de balas es uno de los mejores laboratorios del universo.
Fue descubierto casi por accidente, Una falla de rayos X en el cielo que fue detectado por el Observatorio Einstein de la NASA en 1992 y dada la designación 1E 0657-56. Las observaciones de seguimiento a la luz visible confirmaron que era un grupo de galaxias, un enjambre de docenas o incluso cientos de galaxias unidas por la gravedad y el órbito de un centro común. El grupo 1e 0657-56 está decentemente lejos de la tierra; La luz que vemos lo dejó hace unos cuatro mil millones de años.
Sin embargo, el clúster no es solo un sistema simple de galaxias. Hay un clúster principal, grande y algo alargado, con un subcluster más compacto y esférico compensado a un lado, separado por más de 1.5 millones de años luz. Tenga en cuenta que la gran galaxia más cercana a nuestra propia Vía Láctea es la galaxia de Andrómeda2.5 millones de años luz de distancia. ¡Imagina tener docenas de galaxias en nuestro cielo a menos de la mitad de esa distancia!
Sobre el apoyo al periodismo científico
Si está disfrutando de este artículo, considere apoyar nuestro periodismo galardonado con suscripción. Al comprar una suscripción, está ayudando a garantizar el futuro de las historias impactantes sobre los descubrimientos e ideas que dan forma a nuestro mundo hoy.
Observaciones más profundas de 1e 0657-56 tomado usando el Observatorio de rayos X Chandra reveló que el clúster estaba cargado de gas caliente, y quiero decir caliente: La mayor parte era decenas de millones de grados Celsius. Esto es común en los grupos de galaxias, donde generalmente se supone que dicho gas está sobrecalentado por Radiación se arrojó de agujeros negros supermasivosasí como la gran cantidad de energía cinética absorbida a medida que las galaxias se acercan en el clúster.
Pero el gas en 1E 0657-56 tenía una estructura extraña. Al igual que el clúster en sí, se dividió en dos nubes principales, ambas ubicadas entre el clúster principal y el subcluster. La nube más grande, más cerca del clúster principal, era alargada y difusa. Pero el otro, más cerca del subcluster compacto, era más pequeño y tenía una forma característica de choque de arco, un cono opaco similar al estela que queda mientras un barco se mueve a través del agua.
Esto significaba que 1e 0657-56 no era un solo clúster, pero en realidad dos Clusters que recientemente colisionaron, “reciente” a escala cósmica, es decir: hace unos 200 millones a 100 millones de años. La colisión ocurrió a una velocidad impresionantemente alta, con los dos clústeres golpeados entre sí a una velocidad relativa de aproximadamente 4,000 kilómetros por segundo. ¡Eso es más del 1 por ciento de la velocidad de la luz!
La forma cónica del gas le dio al sistema su apodo del clúster de bala, que también es apropiado porque el segundo grupo es más pequeño que el otro y parece haber explotado a través de él.
Las galaxias son pequeñas en comparación con el tamaño del clúster de bala, por lo que muy pocas galaxias en él chocaron físicamente. En cierto sentido, los dos grupos constituyentes más pequeños de este objeto cósmico pasaron entre sí. Pero el gas caliente que resistió el espacio entre las galaxias en cada clúster se habría estrellado de frente. Mientras que las galaxias resbalaron con relativamente indemne, el gas caliente se ralentizó considerablemente por la colisión. Por eso se encuentra la mayor parte del gas entre los dos grupos de galaxias; Se dejó atrás en la escena del Smashup entre los dos sistemas que huyen.
Pero hay más en el grupo de balas de lo que parece.
Durante décadas, los astrónomos han acumulado mucha evidencia de la existencia de materia oscura: una sustancia misteriosa que tiene masa y gravedad, pero no emite luz y raramente, si es que alguna vez, interactúa con la materia normal.
En escalas cósmicas, la materia oscura traiciona su presencia a través de su gravedad. La velocidad a la que las estrellas orbitan en una galaxia depende de la gravedad que sienten de la galaxia en general, lo que a su vez depende de cuánta masa tiene, es decir, cuánta materia tiene. Cuanto más masa, más fuerte es la gravedad y más rápido se mueve una estrella. Astrónomos estadounidenses Vera Rubin y Kent Ford usaron Este principio en la década de 1970 muestra que las estrellas en la parte más externa de la galaxia de Andrómeda se movían demasiado rápido, dada la masa medida de Andrómeda. Esto implicaba que había un halo de materia oscura en la que la galaxia estaba incrustada.
Algo similar se ha visto en muchos grupos de galaxias: las galaxias se mueven demasiado rápido para la masa calculada de su grupo de hogares. Deben volar al espacio, pero en cambio permanecen en órbita, lo que implica que hay mucha más masa en estos grupos que no podemos ver.
Cualquiera que sea la materia oscura, no se cree que interactúe con la materia normal, excepto a través de la gravedad, y también se predice que no interactúe bien incluso consigo mismo. Eso significa que si tienes dos objetos colisionados rodeados de materia oscura, esos halos pasarán justo entre sí y continúa en el espacio.
Probablemente vea a dónde va esto: el clúster de bala es exactamente ese tipo de situación, Un experimento de materia oscura Solo esperando que examinemos. Sin embargo, detectar la materia oscura requiere un truco gravitacional.
Cuando un haz de luz pasa por un objeto con masa, la gravedad de ese objeto doblará la ruta del rayo de luz. Para objetos muy masivos o densos, la luz puede doblarse significativamente. Por ejemplo, la luz de una galaxia de fondo se puede deformar en forma de arco o dividirse en múltiples imágenes. Este fenómeno se llama lente gravitacional fuerte Porque actúa mucho como una lente de vidrio.
Si la gravedad de una lente no es tan fuerte, aún puede distorsionar ligeramente la imagen de una galaxia de fondo, pero es difícil saber cuán distorsionada podría estar cualquier galaxia individual. Sin embargo, este tipo de lente gravitacional débil se puede detectar estadísticamente al observar una gran cantidad de galaxias de fondo y medir sus formas.
Los astrónomos mapearon las galaxias débilmente lentes vistas detrás del clúster de balaque luego usaron para rastrear la posición de la materia oscura del clúster. Lo que encontraron fue increíble: ¡hubo un gran exceso de masa en torno a ambos subclusters! Eso significaba que la materia oscura halos de los subclusters pasó entre sí, tal como la teoría predijo.
Debido a esto, el grupo de balas es considerado por casi todos los astrónomos como la pistola de fumar (juego de palabras muy destinado) para la existencia de la materia oscura, especialmente en halos que rodean galaxias y grupos.
Pero los científicos no han terminado de examinar el clúster. Un equipo internacional de astrónomos lo observó con el telescopio espacial James Webb (JWST), lo que les permitió ver muchas más galaxias de fondo distantes, lo que a su vez les permitió asignar la materia oscura utilizando la lente gravitacional con mucho más detalle. Ellos publicó sus resultados en el Cartas de diario astrofísico en junio de 2025.
El campo de visión de JWST es algo pequeño, por lo que no observaron todo el clúster, pero aún pudieron medir su masa y encontrar que todo el grupo (estrellas, gas caliente, materia oscura y todo, contiene varios cientos de billones de veces la masa del sol. En realidad, eso es más pequeño que las estimaciones anteriores, que pueden estar vinculadas en parte al campo de visión más pequeño de JWST, pero también puede ser un resultado real basado en su visión más nítida. El equipo está trabajando actualmente en el análisis de datos de JWST y del enorme Cámara de energía oscura Para ver si pueden refinar la estimación de la masa.
Los investigadores también señalan que los datos de JWST muestran que el clúster principal alargado contiene al menos tres grupos de galaxias, mientras que se espera una distribución más suave. Esto significa que el clúster principal puede haber sufrido otras colisiones recientemente, lo que complica aún más la historia ya compleja del clúster bala.
La materia oscura invisible puede ser, pero eso no significa indetectable. Y cada vez que señalamos un nuevo telescopio en el clúster Bullet, aprendemos más al respecto. Nos estamos acercando a la materia oscura, y pronto, con suerte, sus constituyentes se iluminarán.