Los investigadores han estudiado los Anillos de Einstein, formados por la luz desviada por la gravedad de las galaxias masivas, y han encontrado señales sorprendentes sobre la naturaleza de la misteriosa materia oscura que puebla estas galaxias.
Un anillo de Einstein alrededor de un cúmulo de galaxias (Un cúmulo de galaxias es la asociación de más de cien galaxias unidas entre sí por…). Imagen: Wikimedia Commons (Wikimedia Commons (a menudo denominada Commons) es una biblioteca de medios en línea).
Al observar imágenes de HS 0810+2554, un cuásar distante, los científicos han detectado la presencia de materia oscura similar a una onda. La materia negra representa alrededor del 27% del universo, pero su naturaleza exacta sigue siendo un misterio. Sabemos que existe debido a sus efectos gravitatorios observables a gran escala (La Grande Escale, también llamada escala aérea o autoescala, es una…), en particular sobre el movimiento de las galaxias (Galaxies es una revista francesa trimestral dedicada a a la ciencia ficción. Con…) y la deformación de la luz (Luz es el conjunto de ondas electromagnéticas visibles al ojo…) a su alrededor.
Los anillos de Einstein son un ejemplo de un fenómeno luminoso resultante de la gravedad (La gravedad es una de las cuatro interacciones fundamentales de la física). Cuando la luz de una fuente distante atraviesa el espacio y pasa cerca de un objeto masivo, la gravedad de ese objeto desvía la luz. En algunos casos, esto forma un anillo casi perfecto alrededor del objeto, revelando elementos que de otro modo estarían ocultos.
Cuásares de lentes gravitacionales. El equipo estudió el cuásar en la esquina superior derecha. Imagen: NASA, ESA, A. Nierenberg (JPL) y T. Treu (UCLA)
Hay varios candidatos para explicar la materia oscura, entre ellos las WIMP (partículas masivas de interacción débil) y los axiones. Los WIMP son partículas teóricas que tienen masa, pero interactúan muy poco con la materia ordinaria. Los axiones, por otro lado, son partículas teóricas (bosones) más pequeñas que las WIMP y se supone que se comportan más como ondas que como partículas, como fotones.
En este nuevo estudio, los investigadores intentaron comprender por qué los cuásares con lentes gravitacionales fluctúan en el brillo. Descubrieron que la materia oscura ondulatoria podía reproducir de forma fiable las anomalías de luminosidad de un cuásar llamado HS 0180+2554. Este descubrimiento favorece a los axiones como candidatos a materia oscura y desafía el paradigma WIMP.
La materia oscura no se considera en el Modelo Estándar de física de partículas, que describe las cuatro fuerzas fundamentales y el comportamiento de las partículas más pequeñas conocidas. Este modelo tampoco tiene en cuenta la gravedad, que no parece existir a escala subatómica, lo que genera más preguntas sobre cómo la materia oscura, ondulatoria o masiva, afecta gravitacionalmente a su entorno (El medio ambiente es todo lo que nos rodea. Es todo lo natural). elementos y…).
Al comparar imágenes simuladas de los dos modelos de materia oscura, el equipo encontró que el modelo WIMP predijo curvas suaves para el anillo de Einstein, mientras que el modelo de materia oscura en forma de onda exhibió un borde mucho más caótico y amorfo. Este borde caótico corresponde a las fluctuaciones de luminosidad observadas en el cuásar.
Bordes simulados de los anillos de Einstein en los modelos de materia oscura WIMP (izquierda) y onda (derecha).
Imagen: Amruth et al. 2023, Naturaleza Astronomía
Aunque el equipo solo probó un cuásar, estos resultados sugieren que la materia oscura ondulatoria puede ser generalmente aplicable a una amplia gama de anomalías de lentes observadas en diferentes sistemas. Actualmente, los investigadores están estudiando las anomalías de luminosidad en una supernova con lentes, y sus primeros resultados sugieren que la materia oscura en forma de onda puede ser la responsable.
Esto no significa que la materia oscura similar a WIMP no exista, solo que no parece estar involucrada en ciertos fenómenos de lentes gravitacionales. Se necesitan observaciones y modelos adicionales, pero con nuevos observatorios como el telescopio espacial James Webb, el Observatorio Rubin y el Telescopio espacial romano. Es posible que pronto se respondan algunas preguntas sobre la naturaleza de la materia oscura.
Referencia
Anillos de Einstein modulados por materia oscura en forma de onda a partir de anomalías en imágenes con lentes gravitacionales – Nature Astronomy
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