Científicos del Instituto de Física de Cantabria (IFCA, centro mixto Universidad de Cantabria-CSIC) han liderado una investigación que ofrece resultados nuevos y "sorprendentes" sobre la materia oscura, que supone aproximadamente el 90% de la materia del universo y cuya naturaleza se desconoce.

Gracias a datos obtenidos por el telescopio espacial Hubble con su programa Frontier Fields, se ha observado una distribución asimétrica de esa materia oscura y una densidad de materia uniforme en el centro de un cúmulo de galaxias, lo que contrasta con las predicciones que hace la teoría del modelo estándar de la física de partículas, ha informado la UC en un comunicado.

El trabajo, cuyos resultados han sido publicados en prestigiosas revistas científicas a nivel internacional, es fruto de la colaboración entre el Grupo de Cosmología Observacional e Instrumentación del IFCA y equipos de la Universidad Johns Hopkins, el Space Telescope Science Institute (ambos de Estados Unidos), la Universidad del País Vasco y las universidades de Taipei (Taiwán) y Hong Kong (China).

Aunque aún queda mucho por conocer, poco a poco se van desentrañando los misterios de la materia oscura. Estos últimos datos se han obtenido observando seis cúmulos de galaxias, de los más masivos del universo, con la mayor sensibilidad alcanzada hasta la fecha.

Los cúmulos están formados, principalmente, por tres componentes: galaxias, gas ionizado y materia oscura, siendo esta última la componente mayoritaria. Tienen la capacidad de curvar el espacio que hay a su alrededor, lo que provoca distorsiones en la forma de las galaxias y produce el fenómeno conocido como "efecto lente gravitatoria". Los científicos utilizan los cúmulos de galaxias a modo de lentes naturales pero de tamaño cósmico, de forma que pueden aumentar el tamaño aparente de las galaxias que se sitúan justo detrás, más lejanas.

Además, la curvatura del espacio producida por los cúmulos y predicha por Einstein, es proporcional a la cantidad de materia del cúmulo que la produce. Como el 90% es materia oscura y el Hubble puede medir las pequeñas distorsiones debidas a la curvatura del espacio alrededor de los cúmulos, el estudio de estos datos permite estimar de manera directa la cantidad de materia oscura que la integran, así como su distribución.

Distribución asimétrica

Aplicando este procedimiento, el grupo investigador ha derivado la distribución de materia oscura en dos cúmulos de galaxias observados recientemente por el telescopio, encontrando una distribución asimétrica de la materia oscura y una densidad de materia bastante uniforme en el centro del cúmulo, en contraste con las predicciones del modelo estándar que asume que la materia oscura no interacciona entre sí y predice que el centro debiera albergar un aumento de densidad significativo que no se observa.

Los científicos barajan dos posibles explicaciones a estos resultados. Por un lado, podría ocurrir que, gracias a la mejora en la sensibilidad alcanzada por el Hubble, se estuviera detectando en estos cúmulos no sólo materia oscura, sino también la materia bariónica del gas ionizado. Por otro lado, se plantea la posibilidad de que sean válidos algunos modelos que predicen una pequeña probabilidad de interacción de la materia oscura.

Los cúmulos usados en este estudio están siendo observados durante un proceso de colisión con otros cúmulos, durante el cual la probabilidad de que la materia oscura interaccione es más elevada, facilitando de este modo el estudio de sus propiedades. De confirmarse esta segunda posibilidad, el trabajo supondría un hito con importantes consecuencias para la determinación de la naturaleza de la misteriosa materia oscura.