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| Un mapa de materia oscura, creado por astrónomos japoneses utilizando lentes débiles. Se analizó la imagen de fondo de un amplio campo de galaxias para detectar efectos de lentes débiles y la distribución inferida de la materia oscura se indica con los contornos. Crédito: Satoshi Miyazaki |
Alrededor del 85% de la materia en el universo está en forma de materia oscura, cuya naturaleza sigue siendo un misterio, y el resto es del tipo que se encuentra en los átomos. La materia oscura exhibe gravedad pero por lo demás no interactúa con la materia normal, ni emite luz. Los astrónomos que estudian la evolución de las galaxias encuentran que, debido a que es tan abundante, la materia oscura domina, sin embargo, la formación en el universo de estructuras a gran escala como cúmulos de galaxias.
A pesar de ser difícil de detectar directamente, la materia oscura se puede rastrear modelando observaciones sensibles de las distribuciones de galaxias en un rango de escalas. Las galaxias generalmente residen en los centros de vastos grupos de materia oscura llamados halos porque rodean las galaxias. La lente gravitacional de galaxias más distantes por los halos de materia oscura en primer plano ofrece una sonda particularmente única y poderosa de la distribución detallada de la materia oscura. La "lente débil" da como resultado formas modestas pero sistemáticamente deformantes de galaxias de fondo y puede proporcionar restricciones robustas sobre la distribución de materia oscura dentro de los cúmulos; La "lente fuerte", en contraste, crea imágenes altamente distorsionadas, ampliadas y ocasionalmente múltiples de una sola fuente.
En la última década, las observaciones y las simulaciones hidrodinámicas han aumentado significativamente nuestra comprensión de cómo se desarrollan las galaxias masivas, con un escenario de dos fases ahora favorecido. En el primer paso, los núcleos masivos de las galaxias actuales se forman en tiempos cosmológicos desde el colapso gravitacional de la materia en una galaxia, junto con su halo de materia oscura circundante. La formación estelar aumenta la masa estelar de la galaxia. Sin embargo, las galaxias más masivas tienen una segunda fase en la que capturan estrellas de las regiones externas de otras galaxias, y una vez que su propia formación estelar desaparece, esta fase domina su ensamblaje. Los modelos de computadora y algunos resultados de observación parecen confirmar este escenario.
El astrónomo CfA Joshua Speagle fue miembro de un equipo que utilizó imágenes ultrasensibles de amplio campo de visión a una longitud de onda óptica e infrarroja cercana en el telescopio Subaru para estudiar el ensamblaje masivo de galaxias. Su técnica aprovechó los efectos de lentes débiles porque las galaxias masivas también tienden a tener halos de materia oscura más masivos que distorsionan la luz. Los astrónomos estudiaron unas 3.200 galaxias cuyas masas estelares son más que la de la Vía Láctea (aproximadamente unos cuatrocientos mil millones de masas solares). Usar lentes débiles en los análisis, encontraron que la información sobre el historial de ensamblaje de halos de materia oscura masiva está codificada en las distribuciones de masa estelar de las galaxias centrales masivas. Entre otras implicaciones, los científicos muestran que para las galaxias de la misma masa, aquellas con formas más extendidas tienden a tener halos de materia oscura más masivos. Los resultados abren una nueva ventana para explorar cómo se forman y evolucionan las galaxias masivas a lo largo del tiempo cósmico.
A pesar de ser difícil de detectar directamente, la materia oscura se puede rastrear modelando observaciones sensibles de las distribuciones de galaxias en un rango de escalas. Las galaxias generalmente residen en los centros de vastos grupos de materia oscura llamados halos porque rodean las galaxias. La lente gravitacional de galaxias más distantes por los halos de materia oscura en primer plano ofrece una sonda particularmente única y poderosa de la distribución detallada de la materia oscura. La "lente débil" da como resultado formas modestas pero sistemáticamente deformantes de galaxias de fondo y puede proporcionar restricciones robustas sobre la distribución de materia oscura dentro de los cúmulos; La "lente fuerte", en contraste, crea imágenes altamente distorsionadas, ampliadas y ocasionalmente múltiples de una sola fuente.
En la última década, las observaciones y las simulaciones hidrodinámicas han aumentado significativamente nuestra comprensión de cómo se desarrollan las galaxias masivas, con un escenario de dos fases ahora favorecido. En el primer paso, los núcleos masivos de las galaxias actuales se forman en tiempos cosmológicos desde el colapso gravitacional de la materia en una galaxia, junto con su halo de materia oscura circundante. La formación estelar aumenta la masa estelar de la galaxia. Sin embargo, las galaxias más masivas tienen una segunda fase en la que capturan estrellas de las regiones externas de otras galaxias, y una vez que su propia formación estelar desaparece, esta fase domina su ensamblaje. Los modelos de computadora y algunos resultados de observación parecen confirmar este escenario.
El astrónomo CfA Joshua Speagle fue miembro de un equipo que utilizó imágenes ultrasensibles de amplio campo de visión a una longitud de onda óptica e infrarroja cercana en el telescopio Subaru para estudiar el ensamblaje masivo de galaxias. Su técnica aprovechó los efectos de lentes débiles porque las galaxias masivas también tienden a tener halos de materia oscura más masivos que distorsionan la luz. Los astrónomos estudiaron unas 3.200 galaxias cuyas masas estelares son más que la de la Vía Láctea (aproximadamente unos cuatrocientos mil millones de masas solares). Usar lentes débiles en los análisis, encontraron que la información sobre el historial de ensamblaje de halos de materia oscura masiva está codificada en las distribuciones de masa estelar de las galaxias centrales masivas. Entre otras implicaciones, los científicos muestran que para las galaxias de la misma masa, aquellas con formas más extendidas tienden a tener halos de materia oscura más masivos. Los resultados abren una nueva ventana para explorar cómo se forman y evolucionan las galaxias masivas a lo largo del tiempo cósmico.
Más información: Song Huang et al. Las lentes débiles revelan una estrecha conexión entre la masa de halo de materia oscura y la distribución de la masa estelar en galaxias masivas, Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society (2019). DOI: 10.1093/mnrasstz3314
