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Simulaciones de ‘El Gordo’ plantean nuevas teorías sobre la materia oscura

El mayor cúmulo de galaxias conocido, denominado 'El Gordo', ha servido de base para la simulación de colisiones efectuada por dos investigadores de las universidades del País Vasco y la Nacional de Taiwan. Los resultados desafían la idea de que la materia oscura esté compuesta de partículas pesadas, como consideran otros científicos.

Cluster de galaxias ‘El Gordo’, con múltiples galaxias y gas emisor de rayos X (izquierda) y modelo de gas caliente (derecha), que reproduce bien su forma de cometa. / UPV/EHU

Tom Broadhurst, investigador Ikerbasque en el departamento de Física Teórica de la Universidad del País Vasco (UPV/EHU), junto a Sandor Molnar de la Universidad Nacional de Taiwan y también antiguo científico visitante en la UPV/EHU han llevado a cabo una simulación que explica la colisión entre dos clústeres o cúmulos de galaxias. Estos son los objetos más grandes que hay en el universo, colecciones de cientos de miles de galaxias que se fusionan por la fuerza de la gravedad.

Dos núcleos de materia oscura se atraviesan el uno al otro a 2.200 km/s, según el modelo

Los investigadores se han centrado en un sistema conocido como 'El Gordo', el mayor cúmulo de galaxias conocido, fruto de la colisión de dos grandes cúmulos. Fue detectado por el gas denso y caliente que desprende en el proceso de la colisión, un gas que llega a ser comprimido y brilla en la región de rayos X del espectro visible.

En este espectro de rayos X, la nube de gas posee forma de cometa, con dos largas colas que se extienden entre los densos núcleos de los dos grupos de galaxias. Esta configuración distintiva ha permitido establecer la velocidad relativa de la colisión. Su valor es de aproximadamente 2.200 kilometros/segundo, lo que le sitúa en el límite de lo permitido por la teoría actual de la materia oscura.

Ejemplos raros y extremos como este, de cúmulos atrapados en el acto de colisionarse, parecen estar desafiando la visión aceptada de que la materia oscura está hecha de partículas pesadas. De hecho, estas partículas todavía no se detectado, a pesar de los esfuerzos que se están llevando a cabo para buscarlas en el gran colisionador LHC del CERN en Ginebra o desde el detector Large Underground Xenon Experiment (LUX) de EE UU.

Una solución 'hidrodinámica'

Apoyando esta hipótesis, la nueva investigación, que publica el Astrophysical Journal, ha consistido en incorporar e interpretar el gas observado y la materia oscura de 'El Gordo' de forma 'hidrodinámica'. Para ello los investigadores han desarrollado un modelo computacional propio que incluye esa materia oscura y la que se puede observar en la región de rayos X del espectro visible por su temperatura extremadamente alta (100 millones de kelvin).

Los doctores Broadhurst y Molnar han conseguido obtener una solución computacional única para esta colisión debido a la forma de cometa del gas caliente, y a las ubicaciones y las masas de los dos núcleos de materia oscura que se han atravesado el uno al otro, en un ángulo oblicuo y a una velocidad relativa de unos 2.200 km/s. Esto significa que la liberación total de energía es superior a la de cualquier otro fenómeno conocido, con la excepción del Big Bang.

Broadhurst, también coautor de un modelo de onda de materia oscura publicado en Nature Physics el año pasado, concluye: "Es más importante que nunca encontrar un nuevo modelo que posibilite una mejor comprensión de la misteriosa materia oscura”.

Referencia bibliográfica:

Molnar, SM and Broadhurst, T. "Hydrodynamical Solution for the "Twin-Tailed" Colliding Galaxy Cluster "El Gordo". Astrophysical Journal, ApJ 800 37, 2015. Doi:10.1088/0004-637X/800/1/37

Fuente: Universidad del País Vasco/Euskal Herriko Unibertsitatea
Derechos: Creative Commons
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