La corriente gigante de Coma es un puente hacia los secretos de la materia oscura

El cúmulo de galaxias de Coma ha sido tradicionalmente un escenario de hallazgos astrofísicos de gran relevancia histórica. Coma es, por ejemplo, el lugar donde por primera vez se identificó la materia oscura. Por estas, y por otras muchas razones, ha sido exhaustivamente estudiado por todos los más importantes y potentes telescopios disponibles en la comunidad astrofísica durante décadas.

¿Qué más se podría descubrir en Coma que no hubiera sido descubierto ya por estos grandes telescopios?

Un pequeño telescopio para encontrar lo que nadie había visto

En un principio, el objetivo de nuestra investigación fue realizar un estudio de los tenues halos estelares que rodean las galaxias en el cúmulo de Coma.

Para ello usamos el telescopio Jeanne Rich en California. Este telescopio, propiedad del profesor Michael Rich –director de tesis del archiconocido Neil deGrasse Tyson, pero esa es otra historia–, es un telescopio relativamente pequeño, de 70 cm, que podría considerarse de la categoría amateur.

El uso de telescopios amateur para realizar investigaciones sobre objetos débiles del firmamento es frecuente. La razón es que estos telescopios poseen ópticas muy limpias y grandes campos de visión, ideales para explorar objetos tenues en el firmamento. De hecho, las colaboraciones entre infraestructuras amateurs y científicos profesionales han sido frecuentes y fructíferas.

Nuestro enfoque fue el de realizar observaciones muy profundas (alrededor de 100 horas de tiempo de exposición total) y utilizar las más avanzadas técnicas para el procesamiento de datos.

El resultado fue la obtención de la imagen más detallada de los objetos más tenues en el cúmulo de Coma. En esta imagen es posible identificar un gran número de halos estelares con gran nivel de detalle e información científica, el cual era nuestro objetivo. Sin embargo, en nuestra imagen también apareció algo inesperado, algo que ningún otro telescopio o astrónomo había identificado antes: una gigantesca y fina corriente estelar de brillo extremadamente débil.

Con el objetivo de confirmar que esta estructura era real (descartando que pudiera tratarse de algún defecto en las imágenes) y para caracterizar sus extremas propiedades, usamos el telescopio William Herschel de 4.2 m, en la Palma. Ni que decir tiene que tuvimos éxito en nuestro empeño, confirmando el hallazgo. Bautizamos a la criatura con el nombre (quizás poco original) de corriente gigante de Coma –Giant Coma Stream, en inglés–. La investigación ha sido publicada en Astronomy & Astrophysics.

Canibalismo galáctico

Las corrientes estelares son un fenómeno relativamente común. Estas son la consecuencia típica de la interacción de una galaxia enana (o de un cúmulo globular) cuando cae bajo la interacción gravitatoria de una galaxia de mucho mayor tamaño y masa que ésta.

Las intensas fuerzas de marea estiran el desafortunado objeto que caiga bajo su influencia gravitacional, previamente a ser engullido mediante procesos llamados de canibalismo galáctico (sí, así es como crecen las galaxias, igual que los carnívoros).

Lo excepcional de la corriente de Coma

La corriente gigante de Coma destaca por varios aspectos. En primer lugar, es la corriente estelar de mayor tamaño detectada nunca. También es la más débil detectada hasta la fecha mediante técnicas de fotometría que no involucran la observación directa de sus estrellas individuales.

Más allá de estos récords con poca relevancia desde el punto de vista científico, la corriente gigante de Coma destaca por ser de un tipo de corrientes llamadas frías. Estas corrientes tienen una morfología peculiar, son extremadamente finas y frágiles, también son extremadamente tenues y difíciles de detectar.

La corriente gigante de Coma es la primera corriente estelar de este tipo localizada en un cúmulo de galaxias. ¿Es esto relevante? Ya lo creo que sí. De hecho el estudio de este tipo de corrientes tienen el potencial de desvelar propiedades de la materia oscura.

¿El lugar donde confirmar nuestro modelo cosmológico?

Durante los últimos años se trabaja con la hipótesis de que este tipo de corrientes estelares frías podrían ser extremadamente interesantes para desvelar la naturaleza de la materia oscura. Y la razón es bastante curiosa. Estas estructuras son muy frágiles, y cualquier perturbación por un agente externo debería producir deformaciones observables de su fina morfología.

Nuestro modelo cosmológico más exitoso predice que la materia oscura debería agruparse en bolas o halos, en lugar de tratarse de una sustancia que permea homogéneamente el espacio. De ser así, deberían existir un gran número de pequeños halos de materia oscura, que al atravesar estas corrientes estelares frías producirían agujeros que no podrían explicarse por ninguna fuente luminosa detectable –cabe recordar que la materia oscura es definida como aquella sustancia que provoca perturbaciones gravitacionales, pero que es totalmente invisible a nuestros telescopios–. Este tipo de investigaciones ya se están llevando a cabo en las corrientes estelares frías que se encuentran en nuestra propia galaxia.

La corriente gigante de Coma podría ser un lugar preferencial para realizar este tipo de estudios. Su gigantesco tamaño maximizaría el área en el que poder encontrar estos agujeros creados por los halos de materia oscura. También su localización es privilegiada, ya que los cúmulos de galaxias tienen una densidad de halos muchísimo mayor de lo que podría ser, por ejemplo, en el entorno de nuestra propia galaxia donde se están realizando este tipo de estudios.

Esto hace que, potencialmente, la corriente gigante de Coma sea un lugar privilegiado para realizar esta confirmación de que la materia oscura está formada por halos o, por el contrario, determinar que la materia oscura es una sustancia homogénea (lo cual sería algo inesperado, pero incluso más excitante).

Ni siquiera el James Webb nos sirve para continuar

Desafortunadamente, para poder realizar estos estudios en la corriente gigante de Coma es necesario poder observar sus estrellas individuales. Esto es imposible actualmente, ya que no disponemos de telescopios con tan alta resolución –incluso con el Telescopio James Webb, esto es inviable–. Sin embargo, con la futura generación de telescopios, como el Telescopio Extremadamente Grande (ELT) de 39 metros, y otros, esto será posible. Tendremos que esperar hasta entonces.

Por el momento, nuestro trabajo consistirá en tratar de detectar más corrientes estelares de este tipo, ya que ahora sabemos que existen, y están esperando a ser descubiertas en los rincones más oscuros del espacio.

Javier Román García, Investigador Postdoctoral en Astrofísica, Universidad de La Laguna.

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.