viernes, abril 06, 2007
¿Cómo Ver La Materia Oscura?
17 Enero 2007 - Fuente: SOLOCIENCIA.COM.
Cuando la luz viaja hacia nosotros desde objetos distantes, su trayectoria resulta ligeramente curvada por los efectos gravitatorios de los cuerpos por cuya cercanía pasa.
Ello produce una distorsión perceptible de las imágenes de galaxias distantes, de manera que la fuerza de la distorsión puede emplearse para medir la fuerza de la gravedad de los objetos en primer plano, y por tanto deducir su masa.
Si se hacen suficientes mediciones de distorsión para un número grande de galaxias distantes, éstas pueden ser combinadas para formar un mapa de la masa existente entre ellas y nosotros.
Esta técnica ya ha producido mediciones precisas de la masa típica asociada con galaxias situadas en primer plano, así como mapas de masa para diversos cúmulos de galaxias. Sin embargo, este método presenta algunas limitaciones fundamentales.
Incluso un gran telescopio en el espacio puede ver sólo un número limitado de galaxias en segundo plano, un máximo de alrededor de 100.000 en cada porción del cielo del tamaño de la Luna llena.
Deben promediarse las mediciones de aproximadamente 200 galaxias para detectar la señal de distorsión gravitatoria; luego el área más pequeña para la cual puede "visualizarse" la masa es aproximadamente del 0,2 por ciento del área de la Luna llena.
Un segundo problema es que bastantes de las galaxias distantes cuya distorsión se mide, están delante de muchos cúmulos de masa cuyos mapas también se desea trazar y que no son afectadas por su gravedad en lo que se refiere a la distorsión descrita.
Para lograr una imagen precisa de la masa en una dirección dada, se requiere de fuentes más distantes y en una cantidad mayor.
Los científicos Ben Metcalf y Simon White, del Instituto Max Planck para la Astrofísica, han demostrado que las emisiones de radio llegadas a nosotros desde épocas anteriores a la formación de las galaxias pueden proporcionar tal información.
Unos 400.000 años después del Big Bang, el Universo se había enfriado lo suficiente para que casi toda su materia ordinaria se convirtiera en una nube difusa y casi uniforme de gas neutro de hidrógeno y helio.
Varios cientos de millones de años más tarde, la gravedad había amplificado las irregularidades o "grumos" hasta el punto en que se pudieron formar las primeras estrellas y galaxias. Entonces, su luz ultravioleta calentó de nuevo el gas difuso.
Durante este recalentamiento y por un largo período, el hidrógeno difuso estaba más caliente o más frío que la radiación emitida durante el Big Bang. Como resultado, debió haber absorbido o emitido ondas de radio con una longitud de onda de 21 centímetros.
La expansión del Universo hace que esta radiación sea hoy visible en las longitudes de onda de 2 a 20 metros, y actualmente se están construyendo varios radiotelescopios de baja frecuencia para buscarla.
El hidrógeno pregaláctico tiene estructuras de todos los tamaños que son precursoras de las galaxias, y hay hasta un millar de estas estructuras, a diferentes distancias, a lo largo de cada línea de visión. Un radiotelescopio puede separarlas porque estas estructuras, a diferentes distancias, se traducen en señales observables de diferentes longitudes de onda.
Metcalf y White han demostrado que la distorsión gravitatoria de estas estructuras permitiría que un radiotelescopio produjera imágenes de alta resolución de la distribución de masa cósmica, con una resolución diez veces mayor que las mejores que pueden lograrse utilizando las distorsiones de las galaxias.
Metcalf y White también han demostrado que los mapas de masa de una porción grande del cielo permitirían medir las propiedades de la Energía Oscura con mayor precisión que cualquier método sugerido con anterioridad, alcanzando una precisión más de 10 veces superior a la de los mapas de masa de tamaño similar, basados en las distorsiones gravitatorias de las imágenes ópticas de galaxias.
