¿Qué tan oscura es la red cósmica?

El universo está impregnado de una vasta red invisible, sus zarcillos se mueven a través del espacio. Pero a pesar de organizar la materia que vemos en el espacio, esta web oscura es invisible. Eso es porque está compuesto de materia oscura, que ejerce una atracción gravitacional pero no emite luz.. 

Es decir, la web era invisible hasta ahora. Por primera vez, los investigadores han iluminado algunos de los rincones más oscuros del universo. 

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Tejiendo la web

Hace mucho tiempo, el universo era más caliente, más pequeño y más denso de lo que es ahora. También fue, en promedio, mucho más aburrido. No hubo mucha variación en la densidad de un lugar a otro. Claro, el espacio era mucho más estrecho en general, pero en el universo joven, no importa a dónde fueras, las cosas eran más o menos iguales..

Pero había pequeñas diferencias aleatorias en la densidad. Esas pepitas tenían un poco más de atracción gravitacional que su vecindario circundante, por lo que la materia tendía a fluir hacia ellos. Al crecer más de esta manera, desarrollaron una influencia gravitacional aún más fuerte, atrayendo más materia, haciéndolas más grandes, y así sucesivamente durante miles de millones de años. Simultáneamente, a medida que crecían las pepitas, los espacios entre ellos se vaciaban..

En el transcurso del tiempo cósmico, los ricos se hicieron más ricos y los pobres se volvieron más pobres..

Eventualmente, los parches densos crecieron hasta convertirse en las primeras estrellas, galaxias y cúmulos, mientras que los espacios entre ellos se convirtieron en los grandes vacíos cósmicos..

Ahora, 13.8 mil millones de años después de este enorme proyecto de construcción, el trabajo no está del todo terminado. La materia todavía fluye de los vacíos, uniéndose a grupos de galaxias que fluyen hacia cúmulos densos y ricos. Lo que tenemos hoy es una vasta y compleja red de filamentos de materia: la red cósmica.

Una luz en la oscuridad

La gran mayoría de la materia de nuestro universo es oscura; no interactúa con la luz ni con ninguna materia "normal" que vemos como estrellas y nubes de gas y otras cosas interesantes. Como resultado, gran parte de la red cósmica es completamente invisible para nosotros. Afortunadamente, donde la materia oscura se acumula, también arrastra algo de materia regular para unirse a la diversión..

En las zonas más densas de nuestro universo, donde los susurros gravitacionales de la materia oscura han influido en suficiente materia regular para fusionarse, vemos la luz: la materia regular se ha convertido en estrellas..

Como un faro en una costa negra y distante, las estrellas y las galaxias nos dicen dónde acecha la materia oscura oculta, dándonos un contorno fantasmal de la verdadera estructura de la red cósmica..

Con esta visión sesgada, podemos ver fácilmente los grupos. Aparecen como ciudades gigantes vistas desde un vuelo de ojos rojos. Sabemos con certeza que hay una enorme cantidad de materia oscura en esas estructuras, ya que se necesita mucho empuje gravitacional para juntar tantas galaxias..

Y en el extremo opuesto del espectro, podemos detectar fácilmente los vacíos; son los lugares donde no está todo el asunto. Debido a que no hay galaxias para iluminar estos espacios, sabemos que están, en general, verdaderamente vacíos..

Pero la grandeza de la red cósmica reside en las delicadas líneas de los propios filamentos. Extendiéndose por millones de años luz, estos delgados zarcillos de galaxias actúan como grandes autopistas cósmicas que cruzan vacíos negros, conectando brillantes cúmulos urbanos..

A través de una lente oscura

Esos filamentos de la red cósmica son la parte más difícil de estudiar de la red. Tienen algunas galaxias pero no muchas. Y tienen todo tipo de longitudes y orientaciones; en comparación, los grupos y los vacíos son un juego de niños geométricos. Entonces, a pesar de que hemos sabido de la existencia de filamentos, a través de simulaciones por computadora, durante décadas, hemos tenido dificultades para verlos..

Sin embargo, recientemente, un equipo de astrónomos hizo un gran avance en el mapeo de nuestra red cósmica, publicando sus resultados el 29 de enero en la base de datos arXiv. Así es como empezaron a trabajar:

Primero, tomaron un catálogo de las llamadas galaxias rojas luminosas (LRG) de la encuesta Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS). Los LRG son bestias masivas de galaxias y tienden a sentarse en los centros de densas manchas de materia oscura. Y si los LRG se encuentran en las regiones más densas, las líneas que los conectan deben estar hechas de los filamentos más delicados..

Pero mirar el espacio entre dos GLR no será productivo; no hay muchas cosas ahí. Entonces, el equipo tomó miles de pares de LRG, los realineó y los apiló uno encima del otro para crear una imagen compuesta..

Usando esta imagen apilada, los científicos contaron todas las galaxias que pudieron ver, sumando su contribución total de luz. Esto permitió a los investigadores medir cuánta materia normal formaba los filamentos entre los LRG. A continuación, los investigadores observaron las galaxias detrás de los filamentos, y específicamente, sus formas..

A medida que la luz de esas galaxias de fondo atravesaba los filamentos intermedios, la gravedad de la materia oscura en esos filamentos empujaba suavemente la luz, cambiando ligeramente las imágenes de esas galaxias. Al medir la cantidad de desplazamiento (llamado "cizallamiento" por los científicos), el equipo pudo estimar la cantidad de materia oscura en los filamentos..

Esa medida se alineó con predicciones teóricas (otro punto para la existencia de materia oscura). Los científicos también confirmaron que los filamentos no eran del todo oscuros. Por cada 351 soles de masa en los filamentos, había 1 soles de producción de luz. 

Es un mapa burdo de los filamentos, pero es el primero, y definitivamente muestra que si bien nuestra red cósmica es mayormente oscura, no es completamente negra.. 

Paul M. Sutter es astrofísico en SUNY Stony Brook y el Instituto Flatiron, presentador de Ask a Spaceman y Space Radio, y autor de Your Place in the Universe..

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