Un estudio innovador ha descubierto un raro fenómeno celeste que está cambiando nuestra comprensión del papel de la materia oscura en el universo. Los astrónomos han descubierto una configuración de Cruz de Einstein vinculada a una galaxia distante conocida como HerS-3, lo que ofrece nuevos conocimientos sobre la naturaleza esquiva de la materia oscura.
Este extraordinario descubrimiento, reportado originalmente en El diario astrofísicose centra en HerS-3 tal como se veía hace unos 12 mil millones de años. Utilizando un enfoque sinérgico con observatorios líderes como ALMA, NOEMA y el Telescopio Espacial Hubble, los investigadores descubrieron una quinta imagen inesperada, producida por lentes gravitacionales, que difiere del cuarteto esperado que generalmente se ve en las configuraciones de la Cruz de Einstein.
Normalmente, las lentes gravitacionales se producen cuando un objeto masivo distorsiona la estructura del espacio-tiempo, lo que provoca que la luz de los objetos del fondo se desvíe. En la mayoría de los casos estos fenómenos producen cuatro imágenes diferentes; Sin embargo, la inclusión de una imagen tenue adicional en el centro de la configuración motivó una mayor investigación. Esta anomalía llevó a los investigadores a postular la existencia de un halo oculto de materia oscura que ejercía una influencia gravitacional sobre la luz observada.
Las lentes gravitacionales funcionan según los principios de la teoría general de la relatividad de Einstein para formar estos notables patrones visuales cuando una galaxia distante se alinea perfectamente con un objeto en primer plano. Deseosos de comprender las implicaciones de la imagen adicional, los astrónomos examinaron modelos de simulación. Al ingresar las galaxias visibles cercanas, los modelos no lograron replicar la configuración de lentes observada en la realidad. Los modelos sólo podrían correlacionarse con las observaciones si incorporaran una hipotética estructura masiva e invisible ubicada entre 80.000 y 200.000 años luz del cúmulo primario de galaxias.
Se cree que esta masa invisible representa un halo de materia oscura: una entidad indetectable que no emite ni absorbe luz, pero que afecta significativamente a la gravedad. El investigador principal, Pierre Cox, del Instituto de Astrofísica de París, afirmó que el halo de materia oscura actúa «como una lente de cristal que no se puede ver, pero que curva y magnifica la luz como si estuviera allí». Este caso único se destaca en el campo de la investigación de la materia oscura, ya que proporciona una firma gravitacional clara que es observable en acción sin depender de anclajes visibles.
Además de iluminar las firmas de la materia oscura, el efecto de lente gravitacional aumenta el brillo de HerS-3 entre 17 y 19 veces, lo que permite a los astrónomos profundizar en las primeras formaciones galácticas. La visibilidad mejorada muestra que HerS-3 es una galaxia dinámica, que genera estrellas a un ritmo significativamente mayor que el de la Vía Láctea y exhibe una rápida salida de gas bajo la influencia de poderosos vientos estelares. Estos hallazgos sugieren que la galaxia se encuentra en un estado de intensa evolución, caracterizado por condiciones turbulentas.
En particular, las dos imágenes de lentes más brillantes de HerS-3 están separadas por una distancia significativa de 7,5 segundos de arco, lo que convierte a esta configuración en una de las cruces de Einstein más amplias documentadas. Este detalle fortalece la credibilidad de la interpretación del cristalino y proporciona pistas sobre la verdadera extensión de la masa subyacente.
Además de sus implicaciones para la materia oscura, la configuración de cinco imágenes de HerS-3 tiene aplicaciones potenciales para medir la expansión cósmica. Las diferencias en el brillo y el tiempo de llegada de la luz de las múltiples imágenes podrían proporcionar un método para refinar la constante de Hubble, que describe la tasa de expansión del universo. Aunque esta exploración no era el objetivo principal del estudio, los investigadores reconocen que estos eventos cósmicos son herramientas valiosas para futuras investigaciones sobre cuestiones astrofísicas fundamentales.
A medida que el campo de la cosmología continúa evolucionando, la interacción entre la materia oscura y las estructuras cósmicas, como se demuestra en el estudio de HerS-3, continúa sirviendo como un área vital de investigación, ayudando potencialmente a desentrañar algunos de los misterios más perdurables del universo.
