Un pequeño truco convirtió a James Webb en un «cazador» de materia negra🇧🇷 Al detectar luz extragaláctica en los cúmulos de galaxias, el telescopio infrarrojo puede revelar la distribución de esta materia invisible y ofrecernos una nueva visión del universo.
La materia oscura es uno de los mayores desafíos de la física, ya que es su única forma de interactuar con la materia bariónica (materia «normal», que incluye todo lo que podemos observar de cualquier forma).
Los científicos están convencidos de la existencia de la materia oscura porque tiene masa y por lo tanto interactúa gravitacionalmente. De hecho, las observaciones de galaxias, lentes gravitacionales y cúmulos de galaxias solo pueden explicarse agregando materia oscura a su entorno.
Luz extragaláctica y materia oscura
Hoy, los astrónomos saben que esta materia invisible está en el origen de la formación y evolución de las galaxias. Una de las pruebas (en la imagen de abajo) es la lente gravitacional, cuando una galaxia muy distante es magnificada por el cúmulo de galaxias más cercano a nosotros. Pero estas lentes están formadas por una cantidad de masa mayor de la que cabría esperar si excluyéramos la materia oscura.
Los astrónomos también están detectando la presencia de materia oscura en mapas de rayos X (rosa) y materia bariónica (azul) de varios cúmulos de galaxias en colisión (imagen a continuación). El mapa muestra una clara separación entre la materia normal y los efectos gravitatorios, que es una de las evidencias más sólidas de la materia oscura.
Esto no quiere decir que aparezca materia oscura en las imágenes; lo que sucede es un poco más complicado, pero elegante. Los rayos X, en este caso, revelan dónde las galaxias en colisión crean temperaturas superiores a varios cientos de miles de grados, creando luz desde el exterior de las galaxias pero desde el interior del cúmulo.
Esta luz se llama «luz intergaláctica, porque la fuente son las estrellas y otros fenómenos, incluida la colisión de materia cuando las galaxias se fusionan, aparte de las galaxias individuales. Pero no toda la luz intergaláctica es el resultado de estos procesos de materia bariónica únicamente.
Cuando las galaxias interactúan dentro de los cúmulos, las estrellas y las corrientes de marea se suprimen y se envían fuera de las galaxias a las que pertenecen. Aunque no podemos distinguir estas estrellas individuales, aún brillan y emiten una tenue luz intergaláctica.
A medida que la materia oscura atrae gravitacionalmente a estas estrellas, la luz evoluciona como un rastreador de materia oscura, como en la Galaxia Renacuajo. Su enorme cola es evidencia de las interacciones de las mareas, cuando una fuerza gravitatoria tira y estira la materia galáctica, formando un hilo que se contrae bajo su propia gravedad para formar estrellas.
En el caso de la Galaxia del Renacuajo, la cola tiene unos 280.000 años luz de largo y revela las estrellas siguiendo la distribución de la materia oscura en esa región, creando luz intergaláctica.
A pesar de poder detectar la materia oscura con estas técnicas, los telescopios aún no han podido proporcionar suficientes datos detallados para un estudio aún más profundo. Eso podría cambiar con el Telescopio James Webb.
James Webb detecta materia oscura
En un nuevo estudio publicado en Cartas del Diario Astrofísico por los investigadores Mireia Montes e Ignacio Trujillo, se utilizó el Telescopio James Webb con la técnica de observación de luz intergaláctica para estudiar la materia oscura.
La pareja utilizó la primera imagen de campo profundo del JWST y calibró los datos para extraer más información sobre la luz intergaláctica. En la animación de 3 cuadros a continuación, vemos la imagen original de campo profundo, una versión de color invertido y una versión mejorada de contraste/brillo para mejorar la luz intergaláctica.
Encontraron una luz creada por fusiones de luz y adiciones causadas por factores externos. Hay muchas luces que provienen del exterior del cúmulo de galaxias y se confunden con la luz del interior del cúmulo, pero el dúo logró separarlas todas y eliminar el brillo de los objetos externos.
La luz restante sugiere que las fusiones galácticas dentro de los cúmulos son la principal fuente de luz de formación estelar intergaláctica. Dado que la materia que emite este brillo responde a la materia oscura, los autores del estudio demostraron que la técnica de seguimiento de la materia oscura es excelente si se utilizan los datos de James Webb.
Esta técnica ya existía con otros telescopios infrarrojos, pero el James Webb es el más poderoso de ellos. Es decir, es posible que tengamos muchas noticias sobre la materia oscura del universo en un futuro cercano.
La fuente: canaltech
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