🔭 ¿En el centro de esta fotografía, pura materia oscura?
Cuando los astrónomos examinaron por primera vez los datos, creyeron que se trataba de un error técnico. Pierre Cox, astrónomo del Centro Nacional de Investigación Científica, expresó su asombro ante este descubrimiento inesperado. La imagen mostraba lo que se llama una "cruz de Einstein", un fenómeno en el que la luz de una galaxia lejana se deforma al pasar cerca de un objeto masivo, creando generalmente cuatro imágenes distintas. Pero esta vez, un quinto punto luminoso aparecía en el centro, contradiciendo las predicciones teóricas habituales.
Esta 'cruz de Einstein' particular muestra la luz de una galaxia lejana amplificada y repetida cinco veces en lugar de las cuatro habituales.
Crédito: Nicolás Lira Turpaud (Observatorio ALMA) & adaptado de Cox et al. 2025
Los investigadores emprendieron una serie de análisis para comprender esta anomalía. Utilizaron modelos informáticos para probar diferentes hipótesis. Sus simulaciones confirmaron que los cinco puntos luminosos provenían efectivamente de la misma galaxia, eliminando la posibilidad de un objeto interferente. Después de descartar fallos instrumentales comparando con datos de otros observatorios, el equipo exploró la hipótesis de una concentración de materia oscura.
La materia oscura representa uno de los mayores misterios de la cosmología moderna. Esta sustancia invisible no interactúa con la luz pero ejerce una influencia gravitacional sobre su entorno. En el caso de esta observación particular, un halo denso de materia oscura podría explicar la formación del quinto punto luminoso desviando la luz de manera inusual. Este descubrimiento abre nuevas perspectivas para estudiar directamente las propiedades de este componente fundamental del Universo.
Esta observación excepcional permite a los astrónomos estudiar simultáneamente una galaxia lejana y la materia invisible que deforma su luz. El equipo científico espera ahora utilizar estos datos para refinar los modelos teóricos y comprender mejor la distribución de la materia oscura en el Universo. Estas investigaciones podrían conducir a avances significativos en nuestra comprensión de la estructura cósmica y de las fuerzas que gobiernan la evolución de las galaxias.
La materia oscura: lo invisible que moldea el Universo
La materia oscura constituye aproximadamente el 85% de la materia total del Universo, pero sigue siendo indetectable por los medios convencionales. A diferencia de la materia ordinaria que compone las estrellas, los planetas y todo lo que vemos, no emite ni absorbe radiación electromagnética.
Su presencia se manifiesta únicamente por sus efectos gravitacionales sobre los objetos visibles. Los astrónomos sospecharon primero su existencia al observar que las galaxias giraban demasiado rápido para la cantidad de materia visible que contenían. Sin la gravedad adicional de la materia oscura, estas galaxias se dislocarían por efecto de su propia rotación.
Los investigadores piensan que la materia oscura forma inmensos halos alrededor de las galaxias, extendiéndose mucho más allá de sus límites visibles. Estas estructuras invisibles actúan como andamios cósmicos sobre los cuales se forman las galaxias. La detección de estos halos por métodos indirectos, como las lentes gravitacionales, representa por tanto un desafío mayor para la cosmología.
Varios candidatos teóricos existen para explicar la naturaleza de la materia oscura, desde las partículas supersimétricas hasta los axiones. Cada modelo predice propiedades diferentes que podrían ser probadas gracias a observaciones como la de la cruz de Einstein quíntuple.
Las lentes gravitacionales: telescopios naturales
El fenómeno de lente gravitacional, predicho por la teoría de la relatividad general de Einstein, se produce cuando la luz de un objeto distante es desviada por la gravedad de un objeto masivo situado entre él y el observador. Este efecto funciona como una lupa cósmica natural, amplificando y deformando la imagen de las galaxias lejanas.
En el caso de una alineación perfecta entre la fuente, la lente y el observador, se observa una cruz de Einstein clásica con cuatro imágenes distintas. La configuración exacta depende de la distribución de masa del objeto lente. Los cúmulos de galaxias, con su concentración importante de materia oscura, producen a menudo efectos de lente espectaculares.
Los astrónomos utilizan estos fenómenos para estudiar objetos que de otro modo serían demasiado débiles o demasiado lejanos para ser observados directamente. Las lentes gravitacionales permiten también cartografiar la distribución de materia, incluyendo la materia oscura, en el Universo. Cada distorsión observada revela información valiosa sobre la masa y la estructura del objeto lente.
La aparición de una quinta imagen central, como en el caso de HerS-3, indica una distribución de masa particular que podría corresponder a un halo de materia oscura muy concentrado. Estas observaciones raras ofrecen oportunidades únicas para probar los modelos de formación de las estructuras cósmicas.