Hay más materia oscura que materia ordinaria en el Universo, y normalmente están todos mezclados en galaxias. En una colisión entre cúmulos gigantes de galaxias, las nubes de gas caliente en los cúmulos se topan con fricción cuando se cruzan, separándolas de las estrellas. La materia oscura tampoco se ve afectada por esta fricción, por lo que los astrónomos pudieron calcular el efecto de su gravedad sobre la materia regular.
La materia oscura y la materia normal se han desgarrado por la tremenda colisión de dos grandes cúmulos de galaxias. El descubrimiento, utilizando el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA y otros telescopios, proporciona evidencia directa de la existencia de materia oscura.
"Este es el evento cósmico más enérgico, además del Big Bang, que conocemos", dijo el miembro del equipo Maxim Markevitch del Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica en Cambridge, Massachusetts.
Estas observaciones proporcionan la evidencia más fuerte hasta ahora de que la mayor parte de la materia en el universo es oscura. A pesar de la considerable evidencia de la materia oscura, algunos científicos han propuesto teorías alternativas para la gravedad donde es más fuerte en escalas intergalácticas de lo predicho por Newton y Einstein, eliminando la necesidad de materia oscura. Sin embargo, tales teorías no pueden explicar los efectos observados de esta colisión.
"Un universo dominado por cosas oscuras parece absurdo, por lo que queríamos probar si había algún defecto básico en nuestro pensamiento", dijo Doug Clowe, de la Universidad de Arizona en Tucson, y líder del estudio. "Estos resultados son una prueba directa de que existe la materia oscura".
En los cúmulos de galaxias, la materia normal, como los átomos que forman las estrellas, los planetas y todo lo que hay en la Tierra, se encuentra principalmente en forma de gas caliente y estrellas. La masa del gas caliente entre las galaxias es mucho mayor que la masa de las estrellas en todas las galaxias. Esta materia normal está unida en el grupo por la gravedad de una masa aún mayor de materia oscura. Sin materia oscura, que es invisible y solo puede detectarse a través de su gravedad, las galaxias de rápido movimiento y el gas caliente se separarían rápidamente.
El equipo recibió más de 100 horas en el telescopio Chandra para observar el cúmulo de galaxias 1E0657-56. El grupo también se conoce como el grupo de bala, porque contiene una espectacular nube en forma de bala de gas de cien millones de grados. La imagen de rayos X muestra que la forma de la bala se debe a un viento producido por la colisión a alta velocidad de un grupo más pequeño con uno más grande.
Además de la observación de Chandra, se utilizaron el telescopio espacial Hubble, el telescopio muy grande del Observatorio Europeo Austral y los telescopios ópticos Magellan para determinar la ubicación de la masa en los grupos. Esto se hizo midiendo el efecto de la lente gravitacional, donde la gravedad de los cúmulos distorsiona la luz de las galaxias de fondo como lo predice la teoría de la relatividad general de Einstein.
El gas caliente en esta colisión fue frenado por una fuerza de arrastre, similar a la resistencia del aire. Por el contrario, el impacto no desaceleró la materia oscura, ya que no interactúa directamente consigo misma o con el gas, excepto a través de la gravedad. Esto produjo la separación de la materia oscura y normal que se ve en los datos. Si el gas caliente fuera el componente más masivo en los grupos, como lo proponen las teorías alternativas de la gravedad, tal separación no se habría visto. En cambio, se requiere materia oscura.
"Este es el tipo de resultado que las teorías futuras tendrán que tener en cuenta", dijo Sean Carroll, cosmólogo de la Universidad de Chicago, que no participó en el estudio. "A medida que avanzamos para comprender la verdadera naturaleza de la materia oscura, este nuevo resultado será imposible de ignorar".
Este resultado también les da a los científicos más confianza en que la gravedad newtoniana familiar en la Tierra y en el sistema solar también funciona en las enormes escalas de los cúmulos de galaxias.
"Hemos cerrado esta escapatoria sobre la gravedad, y nos hemos acercado más que nunca a ver esta materia invisible", dijo Clowe.
Estos resultados se publicarán en un próximo número de The Astrophysical Journal Letters. El Centro Marshall de Vuelo Espacial Marshall de la NASA, Huntsville, Alabama, administra el programa Chandra para la Dirección de Misión Científica de la agencia. El Observatorio Astrofísico Smithsoniano controla las operaciones científicas y de vuelo desde el Centro de Rayos X Chandra, Cambridge, Massachusetts.
Fuente original: Comunicado de prensa de Chandra
