Un equipo de científicos liderado por la Universidad de Rutgers ha descubierto nuevas evidencias sobre la expansión de las galaxias al rastrear la estructura invisible del universo, creada por una misteriosa sustancia conocida como materia oscura. Este hallazgo, publicado en The Astrophysical Journal Letters, se basa en el análisis de las más grandes muestras de galaxias llamadas emisores de Lyman-alfa, lo que les ha permitido comprender mejor la relación entre estas galaxias y la materia oscura circundante, así como su evolución a lo largo del tiempo.
Eric Gawiser, profesor distinguido del Departamento de Física y Astronomía en la Universidad de Rutgers y coautor del estudio, explica: «Analizar estas huellas digitales nos brinda información sobre la masa de la materia oscura que rodea a las galaxias. Las masas de materia oscura reveladas por este estudio son coherentes con la idea de que las galaxias emisoras de Lyman-alfa evolucionaron hacia las galaxias actuales, como nuestra propia Vía Láctea».
La investigación, que evaluó imágenes de amplio campo a través de tres diferentes eras de la historia del universo, poco después del Big Bang, ha revelado patrones distintivos que apuntan a áreas donde la materia oscura está más concentrada. Aunque la materia oscura es invisible y no emite luz ni energía, los científicos han podido inferir su existencia a través de su influencia gravitacional en el movimiento de las galaxias y la disposición de estos vastos sistemas cósmicos en el espacio.
Análisis de datos del cosmos
El estudio, liderado por la estudiante de doctorado Dani Herrera, utilizó datos del proyecto ODIN (One-hundred-square-degree DECam Imaging in Narrowbands), diseñado para analizar más de 100,000 galaxias emisoras de Lyman-alfa. Los investigadores se centraron en una región del cielo conocida como el Campo Profundo de Evolución Cósmica (COSMOS), uno de los mayores estudios del cielo profundo jamás realizados. Al observar en el espacio profundo y en el pasado distante, se analizaron tres períodos de tiempo, aproximadamente 2.8, 2.1 y 1.4 mil millones de años después del Big Bang.
Durante estos períodos, las galaxias emisoras de Lyman-alfa eran jóvenes y estaban en proceso activo de formación estelar, lo que las convierte en marcadores ideales para el estudio. Estas galaxias también contienen gas hidrógeno que emite un brillo especial, permitiendo a los científicos descubrir grandes cantidades de ellas en el universo distante.
Según Herrera, «queríamos encontrar la materia oscura cuya gravedad impulsa a las galaxias a fusionarse y crecer. Comprender dónde se encuentra y cómo ha evolucionado nos ayuda a entender cómo ha evolucionado el propio universo». La materia oscura desempeña un papel crucial en la formación de galaxias al actuar como un «pegamento» gravitacional que ayuda a reunir gas para formar galaxias. Su masa invisible crea profundos pozos en el espacio donde las galaxias pueden crecer, fusionarse y evolucionar, formando la estructura a gran escala del universo.
Los investigadores encontraron que entre el 3% y el 7% de las regiones densas de materia oscura capaces de albergar galaxias contienen galaxias emisoras de Lyman-alfa. Esto sugiere que estas galaxias representan un pequeño porcentaje de las que se forman donde la materia oscura es más densa, lo que indica que fueron observadas durante una fase efímera, brillando en luz de Lyman-alfa durante decenas a cientos de millones de años.
Para alcanzar estos resultados, los investigadores utilizaron una técnica llamada agrupamiento, que mide cómo se agrupan las galaxias en comparación con distribuciones aleatorias. Calculando la función de correlación angular, un método que cuenta pares de galaxias, lograron identificar patrones significativos.
Este avance no solo profundiza la comprensión de la evolución de las galaxias, sino que también ayuda a los científicos a perfeccionar los modelos de la estructura del universo. A medida que el proyecto ODIN continúa, los futuros estudios se ampliarán a más galaxias, ofreciendo una visión más completa de la red cósmica. Como concluye Gawiser, «aunque es invisible para nuestros telescopios, la materia oscura da forma al universo a través de interacciones con material visible».
