Las visiones deformadas del fondo cósmico de microondas, la luz detectable más temprana, permiten a los astrónomos mapear la cantidad total de materia visible e invisible en todo el universo.
Aproximadamente el 85 por ciento de toda la materia en el universo es materia oscura, invisible incluso para los telescopios más potentes, pero detectable por su atracción gravitacional.
Para encontrar la materia oscura, los astrónomos buscan un efecto llamado lente gravitacional: cuando la atracción gravitacional de la materia oscura se dobla y amplifica la luz de un objeto más distante. En su forma más excéntrica, da como resultado múltiples imágenes en forma de arco de objetos cósmicos distantes.
Pero hay una advertencia aquí: para detectar la materia oscura debe haber un objeto directamente detrás de ella. Las "estrellas" tienen que estar alineadas.
En un estudio reciente dirigido por el Dr. James Geach de la Universidad de Hertfordshire en el Reino Unido, los astrónomos han puesto sus ojos en el fondo cósmico de microondas (CMB).
"El CMB es la luz más distante / más antigua que podemos ver", dijo el Dr. Geach a la revista Space. "Se puede considerar como una superficie, retroiluminando todo el universo".
Los fotones del CMB se han lanzado hacia la Tierra desde que el universo tenía solo 380,000 años. Un solo fotón ha tenido la oportunidad de toparse con mucha materia, habiendo sondeado efectivamente toda la materia en el universo a lo largo de su línea de visión.
"Entonces, nuestra visión del CMB está un poco distorsionada de lo que parece intrínsecamente, un poco como mirar el patrón en el fondo de una piscina", dijo el Dr. Geach.
Al observar las pequeñas distorsiones en el CMB, podemos sondear toda la materia oscura en todo el universo. Pero hacer esto es extremadamente desafiante.
El equipo observó el cielo del sur con el Telescopio del Polo Sur, un telescopio de 10 metros diseñado para observaciones en el microondas. Esta gran encuesta innovadora produjo un mapa CMB del cielo del sur, que era consistente con los datos CMB anteriores del satélite Planck.
Las firmas características de la lente gravitacional por la materia que interviene no pueden extraerse a simple vista. Los astrónomos confiaron en el uso de un procedimiento matemático bien desarrollado. No vamos a entrar en los detalles desagradables.
Esto produjo un "mapa de la densidad de masa total proyectada entre nosotros y el CMB. Eso es bastante increíble si lo piensas: es una técnica de observación para mapear toda la masa en el universo, de vuelta al CMB ", explicó el Dr. Geach.
Pero el equipo no terminó su análisis allí. En cambio, continuaron midiendo la lente CMB en las posiciones de los quásares: poderosos agujeros negros supermasivos en los centros de las primeras galaxias.
"Descubrimos que las regiones del cielo con una gran densidad de quásares tienen una señal de lente CMB claramente más fuerte, lo que implica que los quásares están ubicados en estructuras de materia a gran escala", dijo el Dr. Ryan Hickox, del Dartmouth College, segundo autor del estudio. dijo a la revista Space.
Finalmente, el mapa CMB se usó para determinar la masa de estos halos de materia oscura. Estos resultados coincidieron con los determinados en estudios anteriores, que observaron cómo los cuásares se agruparon en el espacio, sin ninguna referencia al CMB.
Los resultados consistentes entre dos mediciones independientes son una poderosa herramienta científica. Según el Dr. Hickox, muestra que "tenemos una gran comprensión de cómo los agujeros negros supermasivos residen en estructuras a gran escala, y que (una vez más) Einstein tenía razón".
El documento ha sido aceptado para su publicación en Astrophysical Journal Letters y está disponible para descargar aquí.
