Los cúmulos de galaxias son como las 'muñecas rusas'

Cúmulos de galaxias

Astrónomos han desarrollado un nuevo método de gran alcance para la investigación de la energía oscura, la energía misteriosa que actualmente está impulsando la expansión acelerada del universo.

La técnica --que utiliza los datos del Observatorio de rayos X Chandra de la NASA, Planck de la ESA y una larga lista de los telescopios ópticos-- se aprovecha de la observación de que los límites exteriores de los cúmulos de galaxias, las estructuras más grandes en el universo que se mantienen unidas por la gravedad, muestran similitud en sus perfiles de emisión de rayos X y tamaños. Los cúmulos más masivos son simplemente versiones ampliadas de los menos masivos.

"En este sentido, los cúmulos de galaxias son como las muñecas rusas, en las que unas más pequeñas tienen una forma similar a las de mayor tamaño", dijo Andrea Morandi, de la Universidad de Alabama en Huntsville, que dirigió el estudio. "Saber esto nos permite compararlas y determinar con precisión sus distancias a través de miles de millones de años luz."

Mediante el uso de estos cúmulos de galaxias como marcadores de distancia, los astrónomos pueden medir la rapidez con que el Universo estaba en expansión en diferentes momentos desde el Big Bang. De acuerdo con la teoría de la relatividad general de Einstein, la tasa de expansión se determina por las propiedades de la energía oscura, además de la cantidad de materia en el Universo, cuando esta último se componía sobre todo de material invisible llamado materia oscura.

Si los parámetros cosmológicos asumidos (por ejemplo, las propiedades de la energía oscura o la materia oscura) no son correctos, entonces no aparecerán cúmulos distantes similares, es decir sus tamaños van a ser más grandes o más pequeños de lo esperado.

Los parámetros cosmológicos se ajustan entonces de manera que todos los diferentes grupos, con diferentes masas y distancias diferentes, parecen ser similares.

Estos últimos resultados confirman estudios anteriores sobre que las propiedades de la energía oscura no han evolucionado durante miles de millones de años. También apoyan la idea de que la energía oscura se explica mejor por la "constante cosmológica", que Einstein propuso por primera vez y es equivalente a la energía del espacio vacío.

"Aunque hemos analizado con dedicación otras explicaciones", dijo el co-autor Ming Sun, también de la Universidad de Alabama en Huntsville, "todavía parece que la energía oscura se comporta igual que la constante cosmológica de Einstein."

Los investigadores estudiaron 320 cúmulos de galaxias con distancias de la Tierra desde cerca de 760 millones de años luz a aproximadamente 8.700 millones de años luz. Esto abarca la época en la que la energía oscura provocó que el universo una vez en deceleración se acelerara, un descubrimiento que sorprendió a muchos astrónomos cuando se produjo hace casi dos décadas.

Para determinar resultados más precisos que con los datos de rayos X Chandra solos, los investigadores combinaron estos datos con la información sobre la tasa de expansión del universo a partir de observaciones ópticas de las supernovas, y el trabajo de Planck en el fondo cósmico de microondas, la radiación sobrante de la Gran explosion.

"La naturaleza de la energía oscura es uno de los mayores misterios de la física, por lo que es crucial inventar nuevas herramientas para el estudio de sus propiedades, ya que los diferentes métodos pueden tener muy diferentes supuestos, fortalezas y debilidades", dijo Morandi. "Creemos que esta nueva técnica tiene la capacidad de proporcionar un gran salto adelante en nuestra comprensión de la energía oscura."

Un artículo que describe estos resultados se ha publicado en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.