Hay varias cosas que nos emocionan más que los secretos de la materia oscura y la curvatura del espacio-tiempo, pero cuando estás envuelto en una impresionante imagen del anillo de Einstein, sabes que estás en algo especial.
En 2014, la Cuadrícula de Arreglo Milimétrico / submilimétrico de Atakam Big (ALMA) en Chile observó un fenómeno espacial sorprendente durante su campaña Long Baseline. Vio una galaxia distante distorsionada más allá del reconocimiento por el campo gravitatorio de una galaxia masiva en primer plano. Este es el llamado "anillo de Einstein", llamado así por la teoría general de la relatividad de Einstein, que predijo que el espacio-tiempo puede verse afectado por la presencia de un poderoso campo gravitatorio.
En este caso, en primer plano hay una galaxia frente a una galaxia más distante, ubicada a unos 12 mil millones de años luz de la Tierra, con el resultado de que la luz de una galaxia distante se curva para pasar alrededor de un espacio-tiempo curvo. El resultado fue un círculo casi perfecto de luz galáctica, tomado por ALMA como uno de los ejemplos más destacados de lentes gravitacionales. Las lentes gravitacionales son comunes en las observaciones del espacio profundo, cuando las galaxias masivas y los grupos de galaxias doblan el espacio-tiempo como una lámina de caucho dúctil, creando a menudo un efecto de espejo "curvo" que distorsiona las formas observadas de galaxias distantes cuya luz ha tomado un camino desordenado a través de un paisaje enredado espacio-tiempo. Pero a veces, como se vio en este ejemplo, la alineación puede ser tan perfecta que la luz de una galaxia lejana puede deformarse alrededor del primer plano simétrico de la galaxia, creando un anillo que se asemeja a una llama de vela detrás de una lupa. Las lentes gravitacionales son las lentes de aumento naturales del universo y se usan con el Telescopio Espacial Hubble, por ejemplo, para aumentar su poder de observación en el marco del proyecto Frontier Fields.
Aunque parece un anillo perfecto, esta observación particular de la lente gravitacional "SDP.81" tiene algunas distorsiones de anillo pequeñas y los astrónomos usaron estas distorsiones para detectar la presencia de una galaxia enana invisible ubicada en las inmediaciones de la galaxia de lente más masiva. Y este pequeño grupo de estrellas está lleno de materia oscura.
"Podemos encontrar estos objetos invisibles de la misma manera que puedes ver las gotas de lluvia en la ventana", dijo Yashar Hezaveh de la Universidad de Stanford, California, en un comunicado. "Sabes que están allí porque distorsionan la imagen de los objetos de fondo". Las gotas de lluvia refractan sutilmente la luz, distorsionando la luz que pasa por la ventana; de la misma manera, el campo gravitatorio de una galaxia enana invisible crea distorsiones menores en el anillo de Einstein, revelando su presencia en la pequeña deformación del espacio-tiempo.
Encontrar esta distorsión y comprender que se debió a la presencia de una galaxia invisible no fue una tarea fácil, y requirió costos de computación tremendos, lo que requirió, en particular, tiempo en una de las supercomputadoras más poderosas del mundo, la Fundación Nacional de Ciencias, Blue Waters. Debido a su proximidad a una galaxia más grande, su masa estimada y la falta de datos ópticos, el equipo de Hezaveh cree que han encontrado una galaxia enana muy débil dominada por la materia oscura.
Según las predicciones, las galaxias grandes deberían tener una gran población de galaxias enanas satélite, pero los estudios astronómicos pueden detectar solo unos pocos ejemplos. Nuestra galaxia, como se sabe, tiene unos 40 satélites, pero los modelos predicen que debería haber miles de similares.
"Esta discrepancia entre los datos observados y los pronosticados sobre la cantidad de satélites ha sido un problema importante en cosmología durante casi dos décadas, algunos investigadores incluso lo calificaron de" crisis ", dijo el miembro del equipo Neal Dalal de la Universidad de Illinois. "Si estos objetos enanos están hechos de materia oscura, esto puede explicar la discrepancia, sugiriendo una nueva comprensión de la verdadera naturaleza de la materia oscura".
Ahora hay esperanza de que se puedan estudiar muchas otras lentes gravitacionales para buscar distorsiones causadas por otros enanos con predominio de la materia oscura, y esperamos explicar de dónde proviene esta extraña disparidad de observaciones en comparación con la teoría. Si podemos hacer esto, entonces quizás podamos aclarar mejor los modelos oscuros de la materia e ir un paso más cerca para comprender por qué la materia oscura constituye el 85 por ciento de la masa total en el Universo.
