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Cerro Tololo captura deslumbrante cúmulo galáctico en Chile

Gracias a la Cámara de Energía Oscura, astrónomos pueden explorar el Cúmulo de Coma, una poblada agrupación de galaxias que recibe el nombre del cabello de una reina mitológica y que inspiró la teoría sobre la materia oscura

14 Agosto 2024

La Cámara de Energía Oscura obtuvo esta increíble imagen del deslumbrante cúmulo de Coma Berenice, que en la antigüedad se le asoció a la historia del cabello perdido que la Reina Berenice II de Egipto ofreció a los dioses griegos como ofrenda por el retorno de su esposo de la guerra. Se trata de un conjunto de galaxias que no sólo es significativo para la mitología griega, sino también fue fundamental para el descubrimiento de la existencia de la materia oscura, cuando en 1937 el astrónomo suizo Fritz Zwicky, notó que las galaxias de este cúmulo se comportaban como si estuviesen bajo la influencia de enormes cantidades de materia invisible imposible de observar.

Si bien parece una fotografía de una enorme agrupación de estrellas, la verdad es que la imagen muestra un vasto cúmulo de galaxias enteras que se le conoce como el Cúmulo de Coma, que recibe su nombre de la constelación en la que se encuentra: Coma Berenices, la única constelación de las 88 constelaciones de IAU [1] que lleva el nombre de un personaje histórico, la Reina Berenice II de Egipto, o más exactamente su cabello, ya que “coma” en latín significa “cabello de la cabeza”.

Según la historia, Berenice se cortó el cabello y lo presentó como ofrenda de agradecimiento a los dioses cuando su esposo regresó sano y salvo de la guerra. El cabello se colocó en un templo, pero al poco tiempo desapareció. El astrónomo de la corte, Conon de Samos, aseguró que había identificado los cabellos perdidos de Berenice en un lugar poco probable: en el cielo nocturno. Sugirió que la diosa Afrodita había convertido los cabellos de la reina en una constelación. Todo esto ocurrió alrededor del año 245 A.C., lo que da cuenta que el cabello de Berenice ha gozado de reconocimiento celestial por un tiempo extraordinariamente largo.

Los datos utilizados para elaborar esta detallada imagen fueron recopilados por la Cámara de Energía Oscura fabricada por el Departamento de Energía de Estados Unidos (DECam), que se encuentra instalada en el Telescopio de 4 metros Víctor Blanco, ubicado en el complejo astronómico de Cerro Tololo en Chile, un Programa de NOIRLab de la Fundación Nacional de Ciencias de Estados Unidos. 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.

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. Para profundizar en estos conocimientos será clave la próxima Investigación del Espacio-Tiempo como Legado para la posteridad que será realizada por el Observatorio Vera C. Rubin de NSF-DOE durante 10 años. El observatorio lleva el nombre de la persona que ayudó a demostrar al mundo que el Universo es mucho más de lo que parece a simple vista.

Notas

[1] Hay que señalar que las 88 constelaciones de la IAU son sólo algunas de las figuras y formas imaginadas derivadas de los patrones de las estrellas en el cielo observable. Muchas más fueron inventadas por diversas culturas a lo largo de la historia.

Más Información

NOIRLab de NSF (Laboratorio Nacional de Investigación en Astronomía Óptica-Infrarroja de la Fundación Nacional de Ciencias de Estados Unidos), el centro de EE.UU. para la astronomía óptica-infrarroja terrestre, opera el Observatorio Internacional Gemini (una instalación de NSF, NRC–Canada, ANID–Chile, MCTIC–Brasil, MINCyT–Argentina y KASI – República de Corea), el Observatorio Nacional Kitt Peak (KPNO), el Observatorio Cerro Tololo (CTIO), el Centro de Datos para la Comunidad Científica (CSDC) y el Observatorio Vera C. Rubin (operado en cooperación con el National Accelerator Laboratory (SLAC) del Departamento de Energía de Estados Unidos (DOE). Está administrado por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía (AURA) en virtud de un acuerdo de cooperación con NSF y tiene su sede central en Tucson, Arizona. La comunidad astronómica tiene el honor de tener la oportunidad de realizar investigaciones astronómicas en I’oligam Du’ag (Kitt Peak) en Arizona, en Maunakea, en Hawai‘i, y en Cerro Tololo y Cerro Pachón en Chile. Reconocemos y apreciamos el importante rol cultural y la veneración que estos sitios tienen para la Nación Tohono O’odham, para la comunidad nativa de Hawai‘i y para las comunidades locales en Chile, respectivamente.