Un sondeo galáctico cuestiona la grumosidad de la materia oscura

Un equipo de astrónomos de instituciones de todo el mundo han procesado las imágenes del sondeo KiDS (Kilo Degree Survey), realizado con el VLT Survey Telescope (VST) del Observatorio Europeo Austral, en Paranal (Chile), bajo la dirección del investigador Hendrik Hildebrandt, del Instituto Argelander de Astronomía en Bonn (Alemania), y Massimo Viola del Observatorio de Leiden (Países Bajos).

Para el estudio, cuyos resultados se publican en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, utilizaron imágenes del sondeo de cinco zonas del cielo que cubrían un área total de alrededor de 2.200 veces el tamaño de la Luna llena y que contiene unos quince millones de galaxias.

Explotando la excelente calidad de imagen de la que disfruta el VST, y utilizando innovadores programas informáticos, el equipo fue capaz de llevar a cabo una de las mediciones más precisas jamás realizadas de un efecto conocido como “esquilado cósmico” (en inglés, cosmic shear).

Se trata de una variante sutil de la lente gravitacional débil, en la que la luz emitida por galaxias lejanas es ligeramente deformada por el efecto gravitacional de grandes cantidades de materia, tales como cúmulos de galaxias.

En ese “esquilado cósmico”, no son los cúmulos de galaxias sino las estructuras a gran escala del universo las que deforman la luz, que produce un efecto aún más pequeño. Se necesitan sondeos muy anchos y profundos, como KiDS, para garantizar que la débil señal del “esquilado cósmico” sea lo suficientemente fuerte como para ser medida y los astrónomos puedan utilizarla para mapear la distribución de la materia gravitante. Este estudio se ha hecho con el área total de cielo más grande jamás mapeada con esta técnica.

Curiosamente, los resultados de sus análisis parecen ser incompatibles con las deducciones de los resultados del satélite Planck de la Agencia Espacial Europea, una  misión espacial cuyo objetivo fue estudiar las propiedades fundamentales del universo.

El parámetro S8 y la grumosidad

En particular, las medidas del equipo de KiDS de cuán grumosa es la materia en todo el universo (un parámetro cosmológico fundamental) es significativamente menor que el valor derivado de los datos de Planck. Para realizar el estudio los investigadores han medido un parámetro llamado S8, cuyo valor es una combinación del tamaño de las fluctuaciones de densidad y la densidad media de una sección del universo.

Las fluctuaciones grandes en partes del universo con densidades más bajas tienen un efecto similar al de pequeñas fluctuaciones de amplitud en las regiones más densas y no se pueden distinguir unas de otras a través de observaciones de lente gravitacional débil. El 8 se refiere a un tamaño de celda de 8 megapársecs, utilizado por convención en este tipo de estudios.

«El nuevo resultado indica que la materia oscura de la red cósmica, que representa una cuarta parte del contenido del universo, es menos grumosa de lo que previamente creíamos», explica Massimo Viola.

La materia oscura sigue siendo esquiva en su detección, su presencia sólo se deduce a partir de sus efectos gravitatorios. Actualmente, este tipo de estudios son la mejor herramienta para determinar la forma, escala y distribución de esta materia invisible.

El resultado sorpresa de este estudio también tiene implicaciones para la comprensión del universo en toda su amplitud y para entender cómo ha evolucionado durante sus casi 14.000 millones de años de historia.

Un resultado de este tipo, aparentemente en desacuerdo con los resultados previamente establecidos por Planck, significa que ahora los astrónomos tendrán que reformular su comprensión de algunos aspectos fundamentales del desarrollo del universo.

Para Hendrik Hildebrandt, «nuestros hallazgos ayudarán a refinar nuestros modelos teóricos sobre cómo ha crecido el universo desde sus inicios hasta la actualidad». El análisis de KiDS de los datos del VST es un paso importante, pero se espera que los futuros telescopios hagan sondeos incluso más amplios y profundos del cielo.

La colíder del estudio, Catherine Heymans de la Universidad de Edimburgo (Reino Unido), añade: «Desvelar lo que ha ocurrido desde el Big Bang es un reto complejo, pero si seguimos estudiando los cielos distantes, podremos construir una imagen de cómo ha evolucionado nuestro universo actual».

“Por el momento, vemos una discrepancia interesante con la cosmología de Planck. Las futuras misiones, como el satélite Euclides y el telescopio LSST (Large Synoptic Survey Telescope), nos permitirán repetir estas mediciones y comprender mejor qué es lo que realmente nos está diciendo el universo”, concluye Konrad Kuijken, del Observatorio de Leiden Países Bajos, e investigador principal del sondeo KiDS.