El mapa más detallado de la materia oscura confirma las teorías de Einstein

«La mayor parte de la masa de nuestro universo está formada por materia oscura invisible (un 85%). Al buscar las distorsiones que produce en la luz lejana, hemos elaborado un nuevo mapa de la distribución de esta materia oscura en nuestro universo. Este mapa es una de las imágenes más precisas de la distribución de la materia oscura cósmica invisible que se ha producido hasta ahora», explica Blake Sherwin, coautor del estudio y profesor de cosmología en la Universidad de Cambridge, donde dirige un grupo de investigadores de ACT.

Los resultados confirman la teoría de la relatividad general de Albert Einstein, que describe la relación entre la gravedad, el espacio y el tiempo y afirma que las estructuras masivas (incluida la materia oscura) crecen y doblan la luz en su viaje desde el Big Bang, hace 14 mil millones de años, hacia nosotros.

«Usando este mapa de materia oscura, podemos probar si las estructuras (como las galaxias y los filamentos de materia oscura) en nuestro universo se han formado al ritmo que predice nuestra teoría estándar de cosmología y la gravedad de Einstein», afirma Shewin. «La velocidad a la que está creciendo (la materia oscura), después de 14 mil millones de años de evolución, es justo la que se espera en base al modelo estándar de cosmología, basado en la teoría de la gravedad de Einstein«, confirma Mathew Madhavacheril, otro coautor del estudio y profesor asistente en el Departamento de Física y Astronomía de la Universidad de Pensilvania.

Actualmente, la teoría de la relatividad general es una de las teorías fundamentales de la cosmología. Sin embargo, «experimentos elaborados con lentes de observación de galaxias, como KIDS (Kilo-Degree Survey), y hasta cierto punto HSC (Hyper Suprime-Cam Survey) y DES (Dark Energy Survey), han notado que las estructuras detectadas en los mapas de materia oscura que se desarrollan a partir de los datos obtenidos con estos instrumentos son un poco más pequeñas de lo que cabría esperar de la teoría cosmológica estándar, sugiriendo que la teoría cosmológica estándar podría estar equivocada», explica Shewin. «Dado que varios experimentos independientes han reportado hallazgos similares, la situación se ha vuelto más intrigante. Nuestro estudio es particularmente interesante porque confirma, con un margen de error de solo el 2%, la legitimidad de la teoría de la gravedad de Einstein».

Para mapear la materia oscura, los investigadores han utilizado la radiación cósmica de fondo de microondas (CMB), una forma de radiación electromagnética difusa que llena el universo por completo. A partir de los datos proporcionados por el Telescopio de Cosmología Atacama (ACT), de la Fundación Nacional de Ciencias, en los Altos Andes chilenos, el equipo ha rastreado cómo la atracción gravitacional de estructuras grandes y pesadas, incluida la materia oscura, deforma el CMB en su viaje de 14 mil millones de años hacia nosotros, al igual que una lupa dobla la luz a medida que esta pasa a través de su lente.

El mayor desafío ha sido la extrema precisión necesaria para realizar las mediciones. «Hemos mapeado la distribución y la masa de la materia oscura con una precisión del 2%. Para no contaminar lo datos, debíamos tener mucho cuidado con cualquier otro efecto que imitase a la lente de aumento (efecto lupa). Por ejemplo, algunas galaxias pueden emitir luz en un patrón que se asemeja al efecto de aumento de lente y tuvimos que desarrollar varios métodos para asegurarnos de no confundirlas con las señales de que nosotros estábamos estudiando», recuerda Shewin.

El ACT estuvo en funcionamiento durante 15 años y fue dado de baja en septiembre de 2022. Sin embargo, se espera que próximamente se publiquen más documentos con los resultados de las observaciones que se realizaron con este instrumento durante su vida útil. Además, la puesta en funcionamiento de un nuevo telescopio en el Observatorio Simons, en sustitución de ACTS, capaz de mapear el cielo casi 10 veces más rápido, está programada para 2024.