¿Qué tan oscura es la red cósmica?

El universo está impregnado por una vasta e invisible red, con sus zarcillos tejiendo a través del espacio. Pero a pesar de organizar la materia que vemos en el espacio, esta oscura red es invisible. Eso es porque está hecha de materia oscura, que ejerce una atracción gravitacional pero no emite luz.

Es decir, la red era invisible hasta ahora. Por primera vez, los investigadores han iluminado algunos de los rincones más oscuros del universo.

Tejiendo la red

Hace mucho tiempo, el universo era más caliente, más pequeño y más denso de lo que es ahora. También era, en promedio, mucho más aburrido. No había mucha variación en la densidad de un lugar a otro. Claro, el espacio era mucho más estrecho en general, pero en el joven universo, no importaba a dónde fueras, las cosas eran prácticamente iguales.

Pero había pequeñas diferencias aleatorias en la densidad. Esas pepitas tenían un poco más de atracción gravitacional que su vecindario circundante, así que la materia tendía a fluir hacia ellas. Al crecer de esta manera, desarrollaron una influencia gravitatoria aún más fuerte, atrayendo más materia, causando que fueran más grandes, y así sucesivamente durante miles de millones de años. Simultáneamente, a medida que las pepitas crecían, los espacios entre ellas se vaciaban.

A lo largo del tiempo cósmico, los ricos se hicieron más ricos y los pobres más pobres.

Con el tiempo, las densas manchas crecieron hasta convertirse en las primeras estrellas, galaxias y cúmulos, mientras que los espacios entre ellas se convirtieron en los grandes vacíos cósmicos.

Ahora, 13.800 millones de años en este masivo proyecto de construcción, el trabajo no está del todo terminado. La materia sigue saliendo de los vacíos, uniéndose a grupos de galaxias que fluyen hacia densos y ricos cúmulos. Lo que tenemos hoy es una vasta y compleja red de filamentos de materia: la red cósmica.

Una luz en la oscuridad

La gran mayoría de la materia en nuestro universo es oscura; no interactúa con la luz o con ninguna de las materias «normales» que vemos como estrellas y nubes de gas y otras cosas interesantes. Como resultado, gran parte de la red cósmica es completamente invisible para nosotros. Afortunadamente, donde la materia oscura se acumula, también arrastra algo de materia normal para unirse a la diversión.

En las bolsas más densas de nuestro universo, donde los susurros gravitacionales de la materia oscura han influido en la suficiente materia regular para unirse, vemos luz: La materia regular se ha convertido en estrellas.

Como un faro en una lejana y negra orilla del mar, las estrellas y galaxias nos dicen dónde acecha la materia oscura oculta, dándonos un fantasmagórico esquema de la verdadera estructura de la red cósmica.

Con esta vista sesgada, podemos ver fácilmente los cúmulos. Aparecen como ciudades gigantes vistas desde un vuelo de ojos rojos. Sabemos con seguridad que hay una tremenda cantidad de materia oscura en esas estructuras, ya que se necesita mucha energía gravitacional para unir tantas galaxias.

Y en el extremo opuesto del espectro, podemos fácilmente detectar los vacíos; son los lugares donde no está toda la materia. Debido a que no hay galaxias que iluminen estos espacios, sabemos que están, en general, realmente vacíos.

Pero la grandeza de la red cósmica reside en las delicadas líneas de los filamentos mismos. Extendiéndose por millones de años luz, estos delgados zarcillos de galaxias actúan como grandes autopistas cósmicas que atraviesan vacíos negros, conectando brillantes cúmulos urbanos.

A través de una lente oscura

Esos filamentos en la red cósmica son la parte más difícil de estudiar de la red. Tienen algunas galaxias pero no muchas. Y tienen todo tipo de longitudes y orientaciones; en comparación, los cúmulos y vacíos son un juego de niños geométricos. Así que, aunque hemos sabido de la existencia de filamentos, a través de simulaciones por ordenador, durante décadas, hemos tenido dificultades para, ya sabes, verlos.

Recientemente, sin embargo, un equipo de astrónomos hizo un gran avance en el mapeo de nuestra red cósmica, publicando sus resultados el 29 de enero en la base de datos de arXiv. Así es como se pusieron a trabajar:

Primero, tomaron un catálogo de las llamadas galaxias rojas luminosas (LRGs) de la encuesta del Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS). Las LRGs son bestias masivas de galaxias, y tienden a sentarse en los centros de densas manchas de materia oscura. Y si los LRGs se asientan en las regiones más densas, entonces las líneas que los conectan deberían estar hechas de los filamentos más delicados.

Pero mirar fijamente el espacio entre dos LRGs no va a ser productivo; no hay muchas cosas allí. Así que el equipo tomó miles de pares de LRGs, los realineó y los apiló uno encima del otro para hacer una imagen compuesta.

Usando esta imagen apilada, los científicos contaron todas las galaxias que podían ver, sumando su contribución total de luz. Esto permitió a los investigadores medir cuánta materia normal formaba los filamentos entre los LRGs. A continuación, los investigadores observaron las galaxias detrás de los filamentos, y específicamente, sus formas.

A medida que la luz de esas galaxias de fondo atravesaba los filamentos intermedios, la gravedad de la materia oscura en esos filamentos empujaba suavemente la luz, desplazando ligeramente las imágenes de esas galaxias. Midiendo la cantidad de desplazamiento (llamado «cizallamiento» por los científicos), el equipo fue capaz de estimar la cantidad de materia oscura en los filamentos.

Esa medida se alineó con las predicciones teóricas (otro punto para la existencia de la materia oscura). Los científicos también confirmaron que los filamentos no eran completamente oscuros. Por cada 351 soles de masa en los filamentos, había 1 sol de salida de luz.

Es un mapa crudo de los filamentos, pero es el primero, y definitivamente muestra que mientras nuestra red cósmica es mayormente oscura, no es completamente negra.