Un equipo internacional de científicos ha creado un nuevo mapa de materia oscura en el universo local que revela varias estructuras filamentosas no descubiertas que conectan galaxias. El mapa, desarrollado mediante aprendizaje automático, daría paso a estudios sobre la naturaleza de la materia oscura. Los hallazgos se publicaron en Astrophysical Journal.
La materia oscura es una desconocida sustancia que constituye el 80% del universo. También proporciona el esqueleto de la red cósmica, llamada así por los cosmólogos. Esta es la estructura a gran escala del universo que, debido a su influencia gravitacional, dicta el movimiento de las galaxias y otro material cósmico.
Sin embargo, actualmente se desconoce la distribución de la materia oscura local porque no se la puede medir directamente. Por ello, los investigadores deben inferir su distribución basándose en su influencia gravitacional en otros objetos del universo, como las galaxias.
“Irónicamente, es más fácil estudiar la distribución de la materia oscura más lejana ya que refleja un pasado distante, mucho menos complejo”, señaló Donghui Jeong, profesor de astronomía y astrofísica en Penn State y autor del estudio. “Con el tiempo, conforme la estructura a gran escala del universo fue creciendo, la complejidad del universo aumentó, por lo que es inherentemente más difícil realizar mediciones sobre la materia oscura a nivel local”, explicó.
El nuevo trabajo
Los intentos anteriores de mapear la red cósmica comenzaron con un modelo del universo temprano y luego simularon la evolución durante millones de años. No obstante, este método es computacionalmente intensivo y hasta ahora no ha podido producir resultados lo suficientemente detallados para ver el universo local.
En la nueva observación, se adoptó un enfoque completamente diferente. Esta vez utilizaron aprendizaje automático para construir un modelo que utiliza información sobre la distribución y el movimiento de las galaxias para predecir la distribución de la materia oscura.
Los autores construyeron y entrenaron su modelo utilizando un gran conjunto de simulaciones de galaxias, llamado Illustris-TNG. Esta incluye galaxias, gases, otra materia visible y materia oscura. Posteriormente seleccionaron específicamente galaxias simuladas comparables a las de la Vía Láctea y finalmente identificaron cuáles propiedades son necesarias para predecir la distribución de la materia oscura.
Más tarde, el equipo aplicó su modelo a datos reales del universo local del catálogo de galaxias Cosmicflow-3. Dicho catálogo contiene datos completos sobre la distribución y el movimiento de más de 17 mil galaxias en las cercanías de la Vía Láctea, dentro de los 200 megaparsecs.
Nuevas estructuras
El mapa reprodujo estructuras prominentes conocidas en el universo local. Por ejemplo, modeló la “hoja local”, una región del espacio que contiene la Vía Láctea, galaxias cercanas en el “grupo local” y galaxias en el cúmulo de Virgo. Asimismo, identificó varias estructuras nuevas que requieren más investigación, incluidas estructuras filamentosas más pequeñas que conectan las galaxias.
“Podemos examinar cómo la distribución de la materia oscura se relaciona con otros datos de emisión. Ello nos ayudará a comprender la naturaleza de la materia oscura”, afirmó Jeong. “Además, podemos analizar estas estructuras filamentosas directamente, estos puentes ocultos entre galaxias”.
Anteriormente los astrónomos habían sugerido que la Vía Láctea y Andrómeda estarían moviéndose lentamente una hacia la otra, pero no se tiene claro si colisionarán. El estudio de los filamentos de materia oscura que conectan las dos galaxias nos proporcionará información importante sobre su futuro.
