Astrónomos descubren choque cósmico de cúmulos galácticos donde la materia oscura y normal se separan

Colisión cósmica entre cúmulos de galaxias revela nuevos datos sobre la materia oscura y su interacción en el universo.

Investigaciones revelan que durante la colisión, la materia oscura avanzó más rápido que la materia normal, proporcionando nuevos datos sobre el universo.

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Científicos han descifrado un violento encuentro entre dos inmensos cúmulos de galaxias, donde las grandes nubes de materia oscura se han desviado de la materia convencional.

Cada uno de estos cúmulos alberga miles de galaxias y se encuentran a miles de millones de años luz de nuestro planeta. Al colisionar, la materia oscura, que es invisible y se siente solo por gravedad, se movió más rápido que la materia ordinaria. Estas nuevas observaciones marcan la primera vez que se estudia directamente la separación en velocidades entre materia oscura y normal.

Los cúmulos galácticos son de las estructuras más grandes del cosmos, mantenidas unidas por la gravedad. Solo el 15% de la masa de estos cúmulos es materia convencional, que incluye planetas, personas y todo lo visible. La mayor parte de esta materia normal es gas caliente, con el resto compuesto por estrellas y planetas. El 85% restante de la masa de los cúmulos es materia oscura.

Durante el encuentro entre los cúmulos, conocido como MACS J0018.5+1626, las galaxias individuales no sufrieron daños significativos debido al espacio entre ellas. Sin embargo, cuando las enormes reservas de gas entre las galaxias colisionaron, el gas se volvió turbulento y se sobrecalentó. Mientras toda la materia, tanto normal como oscura, interactúa a través de la gravedad, la materia normal también interactúa mediante el electromagnetismo, lo que la ralentizó durante la colisión. En contraste, la materia oscura continuó avanzando.

Emily Silich, autora principal de un reciente estudio en The Astrophysical Journal, compara este fenómeno con una colisión masiva de camiones transportando arena, donde la materia oscura es como la arena que sigue adelante. Silich es estudiante de posgrado bajo la supervisión de Jack Sayers, profesor en Caltech.

Este descubrimiento fue posible gracias a datos del Observatorio Submilimétrico de Caltech (CSO), el Observatorio W.M. Keck, el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA, el Telescopio Espacial Hubble de la NASA, el Observatorio Espacial Herschel y el Observatorio Planck de la Agencia Espacial Europea, junto con el Experimento del Telescopio Submilimétrico de Atacama en Chile. Algunas observaciones datan de hace décadas, con análisis completos realizados en los últimos años.

Este tipo de separación entre materia oscura y normal ya se ha observado, siendo el Cúmulo Bala el caso más famoso. En esa colisión, el gas caliente quedó rezagado respecto a la materia oscura. La situación en MACS J0018.5+1626 es similar, aunque la orientación de la colisión está rotada 90 grados.

En esta colisión, uno de los cúmulos se aproxima casi en línea recta hacia la Tierra, mientras que el otro se aleja. Esta orientación permitió a los investigadores mapear las velocidades de la materia oscura y normal, esclareciendo cómo se desacoplan durante una colisión de cúmulos galácticos.

Jack Sayers compara esto con observar una carrera de autos desde las gradas versus medir la velocidad de un auto que se acerca con una pistola de radar. Los investigadores utilizaron el efecto cinético Sunyaev-Zel'dovich (SZ) para medir la velocidad del gas en el cúmulo, observando por primera vez este efecto en MACS J0717 en 2013, con observaciones iniciales de MACS J0018.5 en 2006.