Filamentos gigantes cruzan el universo, conectando cúmulos de galaxias como autopistas entre ciudades. Su forma y estructura codifican información vital sobre los contenidos y historia del universo. Pero debido a sus formas complejas, son muy difíciles de medir.
Ahora, los investigadores han presentado un nuevo método para medir la masa de estos filamentos, que podría usarse para descubrir secretos sobre materia oscura y energía oscura.
En escalas muy grandes, nuestro universo se parece a una telaraña. Conocido apropiadamente como la red cósmica, es el patrón más grande que se encuentra en la naturaleza. Dentro de la red cósmica, hay grupos pequeños y compactos de galaxias conocidos como cúmulos de galaxias. Entre estos grupos hay vacíos: grandes extensiones de casi nada. Y conectando los grupos están los filamentos.
Cada filamento forma la columna vertebral de un supercúmulo y puede extenderse hasta decenas de millones de años luz y contienen hasta cientos de miles de galaxias.
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Cada filamento forma la columna vertebral de un supercúmulo y puede extenderse hasta decenas de millones de años luz y contienen hasta cientos de miles de galaxias.
La forma detallada de la red cósmica y las intrincadas estructuras que contiene tienen una larga historia. La red cósmica surgió hace más de 13 mil millones de años en los primeros días del universo, cuando estrellas y las galaxias iluminaron por primera vez la escena cósmica. La estructura actual de la red cósmica nos habla de esa evolución y está estrechamente ligada a las propiedades de la materia normal, la materia oscura y la energía oscura. Si cambias cualquiera de esos componentes, obtendrás un nuevo patrón en la red cósmica.
Durante décadas, los astrónomos han utilizado estadísticas simples sobre la red cósmica, como la separación promedio entre galaxias, para obtener información sobre estos constituyentes cosmológicos fundamentales. Pero porque Todavía no entendemos completamente la naturaleza de la materia oscura. y la energía oscura, los cosmólogos están ávidos de más información para extraer de los detalles de la red cósmica.
Los filamentos ofrecen una vía intrigante para estudiar la naturaleza de la materia y la energía oscuras. A diferencia de los cúmulos de galaxias, los filamentos aún no están completamente colapsados. Pero todavía contienen mucho más material que los huecos. Por lo tanto, variar las cantidades de materia oscura y energía oscura puede cambiar la longitud, el ancho y la densidad promedio de los filamentos.
Pero pesar un filamento es más fácil decirlo que hacerlo. Esto se debe a que la mayor parte de la masa de un filamento se encuentra en forma de materia oscura, que es invisible para nuestras observaciones. Sólo podemos mapear las galaxias visibles y usarlas para deducir la verdadera masa y estructura del filamento.
Recientemente, en un papel Aceptado para su publicación en The Astrophysical Journal, los investigadores propusieron un método para hacer exactamente eso. Calibraron sus métodos en simulaciones cosmológicas, que rastrearon la evolución de la materia oscura, las estrellas y las galaxias. Los investigadores encontraron una relación útil entre una cantidad llamada «corrimiento al rojo dispersión de las galaxias» y la masa de materia oscura subyacente.
En promedio, las galaxias se están alejando de nosotros en un universo en expansión. Sin embargo, las galaxias pueden tener algún movimiento adicional debido a su entorno gravitacional local. Entonces, si miramos un filamento, por ejemplo, algunas de las galaxias pueden estar moviéndose ligeramente en nuestra dirección, mientras que otras se están alejando ligeramente. Las galaxias que se mueven hacia nosotros tendrán una ligera inclinación hacia el extremo azul de la espectro electromagnéticomientras que las galaxias que se alejan de nosotros sufrirán un ligero desplazamiento al rojo.
Los investigadores tomaron cortes de cada filamento y mapearon la distribución de esos corrimientos al rojo para tener una idea de la dispersión de las velocidades de las galaxias. Luego, vincularon esa propagación en las velocidades de las galaxias con la masa subyacente de materia oscura en esa sección del filamento. Encontraron una estrecha relación entre esas dos cantidades, lo que les permitió reconstruir la masa de la materia oscura oculta que reside dentro del filamento, utilizando únicamente las propiedades observables de las galaxias.
Sin embargo, este es sólo el primer paso. Los investigadores continuarán estudiando la relación entre las velocidades de las galaxias y la masa de la materia oscura para construir un método capaz y confiable para estimar la masa. A partir de ahí, mediante simulaciones, verán cómo cambian estas cantidades en diferentes escenarios cosmológicos. El paso final será aplicar esta técnica a estudios de galaxias reales para ver qué nos dicen los filamentos sobre los rincones ocultos del universo.
