Un equipo científico internacional, que incluye investigadores de ALMA, ha descubierto una espectacular Cruz de Einstein en el universo distante que revela la presencia oculta de materia oscura. Las observaciones utilizaron datos del Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) en Chile, el Northern Extended Millimeter Array (NOEMA) en Francia, el Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) en EE. UU. y el Telescopio Espacial Hubble de la NASA/ESA. Los hallazgos aparecen en la revista Astrophysical Journal.
La galaxia, conocida como HerS-3, se encuentra a 11.600 millones de años luz de distancia y aparece multiplicada en cinco imágenes por un grupo masivo de galaxias ubicado a 7.800 millones de años luz de la Tierra. Este sorprendente efecto de lente, llamado Cruz de Einstein, es poco común y, en este caso, aún más extraordinario debido a la presencia de una quinta imagen brillante en el centro de la cruz. La luz de HerS-3 es desviada por cuatro galaxias masivas en primer plano, ubicadas en el núcleo de un grupo mayor que contiene al menos diez galaxias más. Sin embargo, los modelos detallados de lente gravitacional mostraron que las galaxias visibles por sí solas no podían explicar la disposición exacta de las cinco imágenes.
«La única manera de reproducir la notable configuración que observamos fue añadir un componente masivo invisible: un halo de materia oscura en el centro del grupo de galaxias», explica Pierre Cox, del Instituto de Astrofísica de París y autor principal del estudio. «Este halo pesa varios billones de veces la masa de nuestro Sol».
La materia oscura constituye aproximadamente el 80% de toda la materia del universo, pero no emite ni absorbe luz. Los astrónomos solo pueden detectarla a través de sus efectos gravitacionales. La Cruz de Einstein de HerS-3 ofrece un laboratorio único para estudiar cómo la materia oscura influye en la formación de galaxias en el universo primitivo.
Gracias al aumento causado por el lente gravitacional, el equipo pudo estudiar HerS-3 con un detalle sin precedentes. La galaxia aparece como un estallido estelar luminoso, con un disco giratorio inclinado y fuertes emanaciones de gas desde su centro. «HerS-3 se formó cuando el universo tenía tan solo dos mil millones de años, durante el auge de la formación estelar cósmica», afirma Hugo Messias, coautor del estudio y astrónomo de ALMA. «Gracias a este telescopio natural, podemos acercarnos a regiones diez veces más pequeñas que la Vía Láctea, a casi 12 mil millones de años luz de distancia, y en el proceso inferir materia oculta en la luz de la vista».
Esta es la primera detección de una Cruz de Einstein en longitudes de onda submilimétricas y de radio, un hito para instalaciones como ALMA que investigan el gas y el polvo fríos que impulsan el nacimiento de estrellas en galaxias en el universo primitivo.
Informacion adicional
Esta investigación se publica en la revista Astrophysical Journal con el título «HerS-3: An Exceptional Einstein Cross Reveals a Massive Dark Matter Halo» [HerS-3: Una Cruz de Einstein Excepcional Revela un Halo Masivo de Materia Oscura], de P. Cox et al.
El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una instalación astronómica internacional, es una asociación entre el Observatorio Europeo Austral (ESO), la Fundación Nacional de Ciencia de EE.UU. (NSF) y los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales de Japón (NINS) en cooperación con la República de Chile. ALMA es financiado por ESO en representación de sus estados miembro, por NSF en cooperación con el Consejo Nacional de Investigaciones de Canadá (NRC) y el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología de Taiwán (NSTC), y por NINS en cooperación con la Academia Sinica (AS) de Taiwán y el Instituto de Ciencias Astronómicas y Espaciales de Corea del Sur (KASI).
La construcción y las operaciones de ALMA son conducidas por ESO en nombre de sus estados miembros; por el Observatorio Radioastronómico Nacional (NRAO), gestionado por Associated Universities (AUI), en representación de Norteamérica; y por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ) en nombre de Asia del Este. El Joint ALMA Observatory (JAO) tiene a su cargo la dirección general y la gestión de la construcción, así como la puesta en marcha y las operaciones de ALMA.
Imágenes
Morfología detallada de cada una de las cinco imágenes de la cruz de Einstein, revelada por ALMA. Crédito: P. Cox et al. – ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)
El panel izquierdo muestra la galaxia HerS-3, amplificada gravitacionalmente en una cruz de Einstein con una quinta imagen central brillante, observada con NOEMA en el continuo milimétrico (contornos amarillos), superpuesta a la imagen del infrarrojo cercano del Hubble, lo que identifica las cuatro galaxias (G1 a G4) del grupo de galaxias con efecto lente. La estrella amarilla indica la posición del halo de materia oscura (MD) asociado al grupo. El panel derecho muestra la morfología detallada de cada una de las cinco imágenes de la cruz de Einstein reveladas por ALMA. Crédito: P. Cox et al. / ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) / NOEMA
Crédito: N. Lira, Cox et al. – ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) / NOEMA
Fuente y Fotografías ®ALMA Observatory
