Coma, el cúmulo galáctico que inspiró la teoría sobre la materia oscura
La Cámara de Energía Oscura (DECam) del Observatorio Víctor M. Blanco en Cerro Tololo, Chile, ha captado esta deslumbrante visión del cúmulo de Coma Berenice.
Se trata de una poblada agrupación de galaxias que recibe el nombre del cabello de una reina mitológica y que inspiró la teoría sobre la materia oscura.
La cámara de 570 megapíxeles fue construida para realizar el Estudio de Energía Oscura (DES), una asombrosa ronda de observaciones de 758 noches realizada entre los años 2013 y 2019. Su objetivo era comprender de mejor forma la naturaleza de la energía oscura, la entidad desconocida que causa la aceleración de nuestro Universo, según informa NOIRLab, que opera la instalación.
El Cúmulo de Coma está estrechamente relacionado con la misteriosa contraparte de la energía oscura: la materia oscura. Hace casi un siglo atrás, en 1937, el astrónomo Suizo Fritz Zwicky observó varias galaxias en el Cúmulo de Coma y calculó la masa aproximada del cúmulo basado en sus estructuras luminosas, es decir, en sus estructuras observables. Sin embargo, encontró algo extraño: parecía que al cúmulo le faltaba masa. De hecho, las galaxias al interior del cúmulo se comportaban como si éste contuviera 400 veces más masa de lo que sugerían las estimaciones.
Zwicky llegó a esta conclusión observando la velocidad a la que se movían las galaxias en el cúmulo. Para explicar esto más detalladamente, es necesario recordar un punto importante sobre la naturaleza de la gravedad, una de las cuatro interacciones fundamentales que existen entre todos los elementos con energía y masa. Cuanto más masa tenga un objeto, más fuerte será su atracción gravitatoria. Por lo tanto, los objetos menos masivos que se encuentran a una distancia específica de un objeto más masivo, serán atraídos incontrolablemente hacia él.
Sin embargo, hay que considerar un factor adicional: la velocidad. Si un objeto se está moviendo lo suficientemente rápido, puede escaparse de la atracción gravitatoria de otros objetos. Gracias a este principio Zwicky fue capaz de deducir que en el cúmulo de Coma aparentemente "faltaba" materia. De ese modo descubrió que las galaxias se movían tan rápido que deberían escaparse del cúmulo si éste se mantuviera unido solo por la masa observable. Esto le llevó a postular que el cúmulo debía mantenerse unido por grandes cantidades de materia "oscura" inobservable, a pesar que esta sugerencia parecía descabellada para gran parte de la comunidad astronómica.
No fue sino hasta la década de los ochenta que la mayoría de los astrónomos se convencieron de la existencia de la materia oscura. El consenso fue cambiando a medida que salían a la luz varios estudios que informaban de la misma curiosa incoherencia de masas que observó Zwicky, pero a escala de galaxias individuales en lugar de cúmulos enteros de varias galaxias. Uno de esos estudios fue realizado en 1970 por los astrónomos estadounidenses Kent Ford y Vera C. Rubin, quienes encontraron evidencia de materia invisible en la galaxia de Andrómeda. Luego, en 1979, los astrónomos Sandra Faber y John Gallagher realizaron un sólido análisis de la relación masa-luz de más de 50 galaxias espirales y elípticas, que les llevó a concluir que "los argumentos a favor de la masa invisible en el Universo son muy sólidos y cada vez aún más".
Actualmente, la existencia de la materia oscura y de la energía oscura es ampliamente aceptada, y uno de los principales objetivos de la astrofísica moderna consiste en comprender su esquiva naturaleza.
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