En una asombrosa hazaña de investigación gravitacional, los astrónomos han encontrado una misteriosa y densa masa de materia invisible incrustada en una galaxia cuya luz tardó 7.300 millones de años en llegar hasta nosotros.
Qué podría ser exactamente esta masa es actualmente una pregunta abierta, pero es absolutamente pequeña para la distancia a la que fue detectada: alrededor de un millón de veces la masa del Sol. Se trata del objeto más pequeño encontrado basándose en la gravedad a grandes distancias cósmicas, por un factor de aproximadamente 100.
“Este es el objeto de menor masa conocido por nosotros, por dos órdenes de magnitud, que puede ser detectado a una distancia cosmológica por su efecto gravitacional”, explica un equipo dirigido por el astrofísico Devon Powell del Instituto Max Planck de Astrofísica en Alemania.
“Este trabajo demuestra la viabilidad observacional del uso de imágenes gravitacionales para investigar el régimen de un millón de masas solares mucho más allá de nuestro Universo local”.
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Según nuestras observaciones del Universo, hay algo ahí fuera que no emite luz y solo interactúa con el resto del Universo a través de la gravedad.
A esto lo llamamos materia oscura y hay varias posibles explicaciones sobre lo que podría ser. La consistencia de la materia (ya sea suave o grumosa) puede ayudar a los científicos a reducirla. Sin embargo, debido a que la materia oscura no emite luz, mapear su distribución es un desafío.
Esto nos lleva a la gravedad. Todo lo que tiene masa en el Universo hace que el espacio-tiempo se doble alrededor de él: cuanto mayor es la masa, mayor es la curvatura del espacio-tiempo. Imagínese poner, digamos, una bola de bolos en un trampolín. Si haces rodar una canica sobre la alfombra estirada del trampolín, seguirá el camino curvo alrededor de la bola de bolos.
Ahora imagina que la bola de boliche es una galaxia y la canica es un fotón. Una colección de fotones de una galaxia distante que viaja a través del espacio-tiempo deformados por la gravedad de una galaxia más cercana (la bola de boliche) nos llegará estirados, distorsionados y ampliados. Esto es lo que llamamos lente gravitacional.
Estas lentes son una herramienta brillante para estudiar el Universo distante, ya que magnifican el espacio profundo de una manera que la tecnología no puede. Pero los astrónomos también pueden utilizar esa luz distante estirada y distorsionada para mapear la distribución de la materia en la lente de primer plano.
Esto es lo que Powell y sus colegas se propusieron hacer, utilizando una extensa red de telescopios, incluido el Telescopio Green Bank, el Very Long Baseline Array y la Red Interferométrica Europea de Línea de Base Muy Larga, para localizar un conocido sistema de lentes gravitacionales llamado JVAS B1938+666.
Este sistema consta de una galaxia en primer plano con un tiempo de viaje de la luz de aproximadamente 7.300 millones de años, y una galaxia más distante con un tiempo de viaje de la luz de aproximadamente 10.500 millones de años, cuya luz se estiró y cuadruplicó por la galaxia en primer plano.
Una de las imágenes de la galaxia lenteda es un arco de luz brillante y difuminado; En ese arco manchado, los investigadores encontraron una especie de hoyuelo. Este pellizco, comprobaron los investigadores, no podría haber sido creado únicamente por la galaxia lente. En cambio, el culpable tiene que ser un grupo de masa, una determinación hecha con un enorme nivel de confianza de 26 sigma.
“Desde la primera imagen de alta resolución, observamos inmediatamente un estrechamiento en el arco gravitacional, que es la señal reveladora de que estábamos sobre algo”, dice el astrónomo John McKean de la Universidad de Groningen en los Países Bajos.
“Sólo otro pequeño grupo de masa entre nosotros y la distante radiogalaxia podría causar esto”.
La masa no emite luz, ni en longitudes de onda ópticas, de radio ni infrarrojas. Está completamente oscuro o demasiado oscuro para verlo. Esto significa que hay varias cosas que podrían ser. Los principales candidatos son un grupo de materia oscura o una galaxia enana que emite muy poca luz para que podamos detectarla.
Cualquiera de las opciones es plausible en este momento y se necesitan más esfuerzos de investigación para determinar la identidad del culpable.
“Dada la sensibilidad de nuestros datos, esperábamos encontrar al menos un objeto oscuro, por lo que nuestro descubrimiento es consistente con la llamada ‘teoría de la materia oscura fría’ en la que se basa gran parte de nuestra comprensión de cómo se forman las galaxias”, dice Powell.
“Después de haber encontrado uno, la pregunta ahora es si podremos encontrar más y si su número seguirá coincidiendo con los modelos”.
Los hallazgos se han detallado en artículos complementarios publicados en Nature Astronomy y Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.