NASA - Gracias a los observatorios de alta energía de la ESA y de la NASA, los astrónomos han descubierto una prometedora pista que podría estar relacionada con uno de los ingredientes más enigmáticos de nuestro Universo: la materia oscura. Foto: Misteriosa señal en el cúmulo de galaxias de Perseo. Image Credit: NASA
Aunque en principio la materia oscura es invisible, ya que no emite ni absorbe luz, se puede detectar a través de su influencia gravitatoria sobre el movimiento y la apariencia de otros objetos del Universo, como las estrellas o las galaxias.
Basándose en estas medidas indirectas, los astrónomos calculan que la materia oscura es el tipo de materia más abundante en el Universo – y aún así sigue siendo una gran desconocida.
Al estudiar los cúmulos de galaxias, las mayores estructuras cósmicas cohesionadas por gravedad, se puede haber encontrado una nueva pista.
Los cúmulos de galaxias están formados por cientos de galaxias y por una enorme cantidad de gas caliente que rellena el espacio entre ellas.
Sin embargo, al estudiar los efectos gravitatorios de estos cúmulos se ha descubierto que las galaxias y el gas apenas constituyen una quinta parte de su masa total – se piensa que el resto es materia oscura.
El gas, principalmente hidrógeno, alcanza temperaturas de más de 10 millones de grados Celsius, lo que provoca que emita rayos X. Las trazas de los otros elementos imprimen ‘líneas’ adicionales en su espectro, a determinadas longitudes de onda.
Al estudiar las observaciones de 73 cúmulos de galaxias realizadas con los telescopios espaciales XMM-Newton de la ESA y Chandra de la NASA, los astrónomos han descubierto una enigmática línea en el espectro a una longitud de onda en la que normalmente no había nada.
“Si esta extraña señal estuviese relacionada con un elemento químico conocido, debería haber dejado otras líneas en el espectro, a las longitudes de onda habituales, pero no hay nada más”, explica la Dra. Esra Bulbul del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian en Cambridge, Massachusetts, Estados Unidos, autora principal del artículo que presenta estas conclusiones.
Misteriosa señal en el cúmulo de galaxias de Perseo. Image Credit: NASA
“Tuvimos que buscar una explicación más allá del reino de la materia ordinaria”.
Los astrónomos piensan que esta enigmática emisión pudo haber sido provocada por el decaimiento de un tipo exótico de partícula subatómica conocida como ‘neutrino estéril’, predicha por la teoría pero que todavía no se ha detectado.
Los neutrinos ordinarios son partículas de muy baja masa que apenas interactúan con la materia, sólo a través de la fuerza nuclear débil o de la gravedad. Se piensa que los neutrinos estériles serían un tipo especial al que sólo afecta la gravedad, por lo que podrían ser uno de los componentes de la materia oscura.
“Si la interpretación de nuestras observaciones es correcta, al menos una parte de la materia oscura en los cúmulos de galaxias podría estar formada por neutrinos estériles”, comenta Bulbul.
Los cúmulos estudiados se encuentran a una distancia de entre cien millones de años luz y unos pocos miles de millones de años luz. La misteriosa señal fue detectada al combinar distintas observaciones de estos cúmulos, y en una imagen individual del Cúmulo de Perseo, una estructura masiva en nuestro vecindario cósmico.
Este descubrimiento podría tener grandes repercusiones, pero los investigadores prefieren ser cautos. Hará falta realizar nuevas observaciones de más cúmulos con telescopios de alta energía como XMM-Newton o Chandra para poder confirmar si realmente existe una conexión con la materia oscura.
“El descubrimiento de esta singular línea en el espectro de rayos X fue posible gracias al gran archivo de XMM-Newton y a la capacidad del observatorio para recoger rayos X a distintas longitudes de onda”, explica Norbert Schartel, Científico del Proyecto XMM-Newton para la ESA.
“Sería muy emocionante poder confirmar que XMM-Newton nos ha ayudado a encontrar la primera señal directa de la materia oscura”.
“Todavía falta mucho para llegar a ese punto, pero por el camino vamos a aprender mucho sobre el contenido de nuestro extravagante Universo”.
