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Detección de materia extremadamente densa en el entorno de un cúmulo de galaxias

Autor/es: M. Sereno, C. Giocoli, L. Izzo, F. Marulli, A. Veropalumbo, S. Ettori, L. Moscardini, G. Covone, A. Ferragamo, R. Barrena, A. Streblyanska

Referencia: 2018 Nature Astronomy 2 744 | Enlace

Densidad superficial de masa (ΔΣ) del cúmulo PSZ2 G099.86+58.45 en función de la distancia a su centro. Los puntos negros representan las mediciones, mientras que los rojos muestran lo predicho por las simulaciones. La línea azul corresponde a la contribución de la materia (principal y correlada), suponiendo el modelo de ΛCDM. Esta gráfica evidencia cómo la cantidad de materia observada (en negro) supera claramente a la predicha por modelos y simulaciones numéricas (en rojo) a partir de 5-7 Mpc del centro del cúmulo.
Densidad superficial de masa (ΔΣ) del cúmulo PSZ2 G099.86+58.45 en función de la distancia a su centro. Los puntos negros representan las mediciones, mientras que los rojos muestran lo predicho por las simulaciones. La línea azul corresponde a la contribución de la materia (principal y correlada), suponiendo el modelo de ΛCDM. Esta gráfica evidencia cómo la cantidad de materia observada (en negro) supera claramente a la predicha por modelos y simulaciones numéricas (en rojo) a partir de 5-7 Mpc del centro del cúmulo.

La materia se dispone a lo largo de filamentos que se entrecruzan, dejando zonas donde la materia se acumula y otras en las que casi no hay, conformando así la estructura a gran escala del Universo. En los puntos de mayor densidad, las galaxias se agrupan, formando cúmulos de galaxias. Estos sistemas, que pueden contener miles de galaxias, son las estructuras con mayor masa del Universo. El estudio de esta red cósmica es uno de los retos de la Astrofísica actual, dado que se desconocen las propiedades de las componentes principales de la materia a estas escalas. El estudio estadístico de las deformaciones de las galaxias del fondo, también llamado efecto de lente débil o “weak lensing”, realizado con imágenes profundas obtenidas con el telescopio CFHT (Canada-France-Hawaii Telescope), ha permitido conocer la distribución, masa y densidad de materia en el entorno del cúmulo de galaxias PSZ2 G099.86+58.45. Los resultados revelan que este cúmulo supone un caso excepcionalmente raro, que no ajusta bien a los modelos de formación de estructuras. Esto implica que debe de haber mecanismos de acrecimiento de materia mucho más eficaces a los que hoy conocemos. Si bien los modelos ajustan adecuadamente la densidad superficial de masa en regiones internas de los cúmulos de galaxias, hasta los 5-7 Mpc, más allá, en las regiones externas, los modelos deben implementar una componente adicional para ajustar los datos observacionales. Esta componente de masa es totalmente desconocida, ni las simulaciones numéricas de cúmulos de galaxias y estructuras a gran escala predicen su existencia, la cual puede ser muy significativa incluso a distancias de más de 30 Mpc del centro del cúmulo.

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