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Cartografía de la materia oscura en el universo

Un proyecto financiado por la Unión Europea ha desarrollado herramientas nuevas para representar cartográficamente las distribuciones de materia oscura alrededor de las mayores estructuras del universo como los cúmulos de galaxias.

Investigación fundamental
Espacio

Uno de los descubrimientos más sorprendentes del siglo pasado fue que la materia ordinaria representa menos del 5 % de la masa del universo. Aunque los astrónomos todavía no han observado la materia oscura directamente, confían en que existe por el efecto gravitatorio que ejerce sobre las galaxias. La representación cartográfica de las distribuciones de materia oscura puede ayudar a responder preguntas fundamentales relativas al modelo de gravedad subyacente que ayuda a crear galaxias y cúmulos de galaxias, la teoría de la relatividad general de Einstein, las propiedades microscópicas de la materia oscura y el impacto de la realimentación bariónica. Desafortunadamente, la investigación numérica actual sobre la influencia de la materia oscura en estructuras de gran escala utiliza simplificaciones excesivas en las estimaciones. Esto no permite a los investigadores capturar diferencias sutiles entre distintos modelos de formación de estructuras. En el marco del proyecto WEBMAP (Mapping the dark web of the cosmos), financiado por la Unión Europea, un grupo de científicos ayudó a superar este problema desarrollando técnicas y herramientas que utilizan toda la información morfológica que proporcionan los mapas de observación del cielo. El equipo del proyecto desarrolló con éxito una herramienta informática para caracterizar la morfología 2D de los mapas de materia oscura, basada en algoritmos de visión por ordenador. Los algoritmos extrajeron hasta tres mil descriptores únicos de imágenes de los datos de imágenes y los investigadores pudieron utilizar estos datos para clasificar los mapas de materia oscura de origen desconocido. Puesto que las distribuciones de materia oscura no se pueden observar directamente en el cielo, los investigadores de WEBMAP diseñaron otra herramienta para representar esta distribución a partir de los datos de observaciones disponibles utilizando la técnica de representación cartográfica de masa. Los datos obtenidos numéricamente también se aplicaron a los datos de las observaciones. El primer conjunto de datos que se utilizó fue el estudio sobre cúmulos con efecto de lente y supernovas realizado con el Hubble (CLASH). Se trata de un censo de veinticinco cúmulos de galaxias en múltiples longitudes de onda en el que se utilizan los instrumentos del telescopio espacial Hubble para representar cartográficamente los mayores sistemas ligados gravitacionalmente del universo observable. Mediante técnicas de representación cartográfica de masas, los investigadores obtuvieron mapas de masas con múltiples resoluciones de estos cúmulos y, además, analizaron por primera vez las múltiples imágenes de una supernova vista a través de una lente gravitatoria. La representación cartográfica de la materia oscura ayudará a arrojar más luz sobre la naturaleza de la materia oscura y nos acercará un poco más a la respuesta a grandes preguntas cosmológicas. Los resultados del proyecto se han presentado en diecinueve revistas sometidas a revisión, dos notas de prensa y un artículo destacado.

Palabras clave

Materia oscura, cúmulos de galaxias, distribuciones de materia oscura, WEBMAP, cartografía de masa

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