Un denso halo de materia oscura cuestiona las teorías que hasta ahora se tienen sobre el Universo

Luca Izzo, investigador italiano del IAA implicado en el proyecto, explica a IDEAL cómo «uno de los grandes problemas de la cosmología moderna consiste en cuáles y cómo se puede describir la estructura a gran escala del Universo«. »Se dice que a la mayor escala posible es isótropo y homogéneo, pero existen otras escalas bastante grandes caracterizadas por cúmulos y supercúmulos de galaxias«, matiza. El mayor ejemplo es nuestra propia Vía Láctea, que pertenece al Grupo Local englobado en Laniakea junto a los cúmulos de Virgo, Hydra y Centaurus.

Estos supercúmulos se distribuyen en filamentos que componen una especie de tela de araña conocida como 'cosmic web'. «Se presentan en tres dimensiones con grandes vacíos salpicados por filamentos y nodos densos de cúmulos de galaxias, lo que se conoce como la esctructura a gran escala del Universo«, apunta Izzo. »En sus primeras épocas, en el plasma primordial se crearon pequeñas oscilaciones de carácter cuántico para formar un espectro inicial de perturbaciones cuya distribución fue ampliando la inflación cosmológica hasta generar una perturbación de densidad de materia, que luego crecen hasta generar las semillas que darán lugar a las galaxias, cúmulos y supercúmulos que constituyen la estructura a gran escala«, describe el investigador italiano.

En todo este proceso emerge un ingrediente fundamental: la materia oscura. «No la vemos porque no interacciona con la luz y sólo se comunica a través de la fuerza de la gravedad, pero representa el 90% de los componentes de las galaxias«, subraya Luca Izzo. »La materia oscura tiene un importante papel en la formación de cúmulos y supercúmulos de galaxias y su estudio puede ayudarnos a entender sus propiedades físicas«, reivindica.

Los cúmulos se pueden estudiar con diferentes métodos. «Emiten radiación electromagnética en un rango de luz muy grande y sus enormes masas son una de las mejores lentes gravitatorias para medir la distribución visible y oscura en los cúmulos. Su gran cantidad de gas intracumular, principalmente electrones de alta energía más grande que todas las masas de las galaxias del cúmulo, es caliente y emite rayos-X», enumera. También existe el método de Sunyaev-Zeldovich, por el que «los fotones que provienen del fondo cósmico de microondas encuentran cúmulos e interaccionan con electrones de alta energía del gas intracumular para experimentar un desplazamiento espectral azul».

Nuevos cúmulos

Han pasado cinco años desde que la misión espacial Planck, que estudia la radiación del fondo cósmico de microondas, publicara un catálogo de cúmulos descubiertos por este método de Sunyaev-Zeldovich, los más masivos del Universo. Fue entonces cuando el grupo de investigadores italianos al que pertenece Izzo comenzó a estudiar la relación masa-concentración que presentaban a través del telescopio óptico Canada-Francae-Hawaii.

«Encontramos un segundo halo cuyo origen se debe a la materia alrededor de la lente gravitatoria, como halos o filamentos de la 'cosmic web'. Nos preguntamos si podríamos estudiarlo alrededor de un sólo cúmulo y analizamos el PSZ2 G099.86+58.4 con datos de rayos-X, espectros en el óptico gracias al GTC de Canarias y simulaciones numéricas para comprobar su existencia, probada tras un análisis minucioso«, cuenta Luca Izzo.

El resultado es que en este cúmulo, uno de los nodos más densos de la 'cosmic web', la materia está todavía estabilizándose. «Presenta una densidad de materia seis veces mayor de la que se podía esperar, por lo que revela un entorno extraño en el actual paradigma de formación de estructuras en el Universo e implica que existen mecanismos de aumentos de masa en los grandes halos que pueden resultar muy eficaces«, encaja el investigador del IAA. Para Luca Izzo y sus compañeros la investigación acaba de empezar.