Utilizando el Telescopio Espacial Hubble de la NASA / ESA, los astrónomos han descubierto que las galaxias más brillantes dentro de los cúmulos de galaxias "se tambalean" en relación con el centro de masa del cúmulo. Este resultado inesperado es inconsistente con las predicciones hechas por el modelo estándar actual de materia oscura. Análisis adicionales puede proporcionar información sobre la naturaleza de la materia oscura, tal vez incluso indicando que la nueva física está en funcionamiento.
La materia oscura constituye poco más del 25 por ciento de toda la materia en el Universo, pero no se puede observar directamente, por lo que es uno de los mayores misterios de la astronomía moderna. Los invisibles halos de escurridiza materia oscura encierran galaxias y cúmulos de galaxias por igual. Estos últimos son agrupaciones masivas de hasta mil galaxias inmersas en gas intergaláctico caliente. Dichos cúmulos tienen núcleos muy densos, cada uno con una galaxia masiva llamada "la galaxia más brillante" (BCG).
El modelo estándar de materia oscura (modelo de materia oscura fría) predice que una vez que un cúmulo de galaxias ha vuelto a un estado "relajado" después de experimentar la turbulencia de un evento de fusión, el BCG no se mueve desde el centro del cúmulo. Se mantiene en su lugar por la enorme influencia gravitacional de la materia oscura.
Pero ahora, un equipo de astrónomos suizos, franceses e ingleses han analizado diez cúmulos de galaxias observados con el Telescopio Espacial Hubble de la NASA / ESA, y descubrieron que sus BCG no están fijados en el centro como se esperaba [1].
Los datos de Hubble indican que están "tambaleándose" alrededor del centro de masa de cada cúmulo mucho después de que el cúmulo de galaxias haya vuelto a un estado relajado luego de una fusión. En otras palabras, el centro de las partes visibles de cada cúmulo de galaxias y el centro de la masa total del cúmulo, incluido su halo de materia oscura, se compensan, hasta en 40.000 años luz.
"Encontramos que los BCG se tambalean alrededor del centro de los halos", explica David Harvey, astrónomo de EPFL, Suiza, y autor principal del artículo. "Esto indica que, en lugar de una región densa en el centro del cúmulo de galaxias, como lo predice el modelo de materia oscura fría, hay una densidad central mucho más somera. Esta es una señal sorprendente de formas exóticas de materia oscura justo en el corazón de los cúmulos de galaxias ".
El tambaleo de los BCG solo podría analizarse ya que los cúmulos de galaxias estudiados también actúan como lentes gravitacionales. Son tan enormes que deforman el espacio-tiempo lo suficiente como para distorsionar la luz de objetos más distantes detrás de ellos. Este efecto, llamado lente gravitacional fuerte, se puede utilizar para hacer un mapa de la materia oscura asociada con el cúmulo, lo que permite a los astrónomos calcular la posición exacta del centro de masa y luego medir el desplazamiento del BCG desde este centro.
Si este "tambaleo" no es un fenómeno astrofísico desconocido y, de hecho, es el resultado del comportamiento de la materia oscura, entonces es inconsistente con el modelo estándar de materia oscura y solo puede explicarse si las partículas de materia oscura pueden interactuar entre sí, se trata de una fuerte contradicción con la comprensión actual de la materia oscura. Esto puede indicar que se necesita una nueva física fundamental para resolver el misterio de la materia oscura.
El coautor Frederic Courbin, también en EPFL, concluye: "Esperamos con entusiasmo sondeos más amplios, como el sondeo Euclid, que ampliarán nuestro conjunto de datos. Entonces podemos determinar si la oscilación de las BGC es el resultado de un nuevo fenómeno astrofísico o una nueva física fundamental. ¡Ambos serían emocionantes.
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