Nuevo estudio sobre el flujo oscuro de cúmulos galácticos

Los distantes cúmulos galácticos se mueven misteriosamente a un millón de kilómetros por hora a lo largo de una línea centrada aproximadamente en las constelaciones del hemisferio sur Centauro e Hidra. Un nuevo estudio realizado por Alexander Kashlinsky en el Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA ubicado en Greenbelt, Maryland, rastrea este movimiento colectivo -denominado "flujo oscuro"- para duplicar la distancia informada originalmente.
Arriba: El Cúmulo Galáctico de Coma (Abell 1656), ubicado a 300 millones de años luz, parece estar influenciado por el flujo oscuro. Recibe su nombre de la constelación de Coma Berenices (o Cabellera de Berenice). Crédito: Jim Misti (Misti Mountain Observatory).
"Esto no es algo que nos proponemos encontrar, pero no podemos hacerlo desaparecer," dijo Kashlinsky. "Ahora vemos que persiste a distancias mucho más grandes -tan lejos como a 2,5 mil millones de años luz." El nuevo estudio saldrá a la luz en la edición del 20 de marzo de The Astrophysical Journal Letters.
Los cúmulos parecen estar moviéndose a lo largo de una línea que se extiende desde nuestro Sistema Solar hacia Centauro/Hidra pero la dirección de este movimiento es un poco incierta. La evidencia sugiere que los cúmulos van en dirección hacia afuera a lo largo de esta trayectoria, alejándose de la Tierra, pero el equipo aun no puede descartar el flujo opuesto. "Detectamos movimiento a lo largo de este eje, pero ahora mismo nuestros datos no pueden decir con la seguridad que nos gustaría si los cúmulos están viniendo o se están alejando," dijo Kashlinsky.
El fluido oscuro es controvertido porque la distribucion de materia en el Universo observable no puede dar indicios sobre el mismo. Su existencia sugiere que algunas estructuras más allá del Universo visible -fuera de nuestro "horizonte"- está atrayendo materia en nuestro vecindario.
Los cosmólogos miran al fondo de microondas - un destello de luz emitido 380.000 años después de que se formara el Universo- como el marco de referencia final. Relativo a él, todo movimiento a gran escala no debería mostrar una dirección preferida.
El gas caliente con emisión de rayos-X dentro de un cúmulo galáctico dispersa fotones desde el fondo de microondas (CMB). Debido a que los cúmulos galácticos no siguen precisamente la expansión del espacio, las longitudes de onda de los fotones dispersos cambian en una forma que refleja el movimiento de cada cúmulo.
Esto resulta en un pequeño corrimiento de la temperatura del fondo de microondas en la dirección del cúmulo. El cambio, al cual los astrónomos denominan efecto cinemático Sunyaev-Zel'dovich (KSZ), es tan pequeño que nunca ha sido observado en un cúmulo galáctico individual.
Sin embargo, en el año 2000, Kashlinsky, que se encuentraba trabajando con Fernando Atrio-Barandela en la Universidad de Salamanca, España, demostró que era posible capturar la débil señal de la medición de ruido al estudiar grandes números de cúmulos.

Arriba: Video (sin audio) que muestra el catálogo de galaxias separadas en secciones que fue preparado por el equipo de investigadores. Una elipse coloreada muestra el eje de flujo para los cúmulos dentro de cada sección. El video incluye imágenes de cúmulos representativos en cada sección de distancia. Crédito: NASA/Centro de Vuelos Espaciales Goddard.
En 2008, equipados con un catálogo de 700 cúmulos armados por Harald Ebeling en la Universidad de Hawai y Dale Kocevski, actualmente en la Universidad de California en Santa Cruz, los investigadores aplicaron la técnica a la publicación de tres años de datos de la Sonda Wilkinson de Anisotropía de Microondas (WMAP = Wilkinson Microwave Anisotropy Probe). Allí es cuando el misterio del movimiento se hizo presente.
El nuevo estudio se basa en el anterior al usar cinco años de resultados de WMAP y al duplicar el número de cúmulos galácticos.
"Lleva, en promedio, cerca de una hora de tiempo de telescopio para medir la distancia a cada cúmulo con el que trabajamos, sin mencionar los años requeridos para hallar estos sistemas en primer lugar," dijo Ebeling. "Este es un proyecto que requiere un seguimiento considerable."
De acuerdo a Atrio-Barandela, quien se ha centrado en comprender los posibles errores en el análisis del equipo, el nuevo estudio provee evidencia mucho más sólida de que el flujo oscuro es real. Por ejemplo, los cúmulos más brillantes a longitudes de onda de rayos-X contienen la mayor cantidad de gas caliente para distorsionar los fotones CMB. "Cuando son procesados, estos mismos cúmulos también muestran la marca KSZ más fuerte -improbable si el flujo oscuro fuera meramente una casualidad estadística," afirmó.
Además, el equipo, el cual también incluye a Alastair Edge de la Universidad de Durham, Inglaterra, dividió el catálogo de cúmulos en cuatro secciones representando diferentes rangos de distancia. Entonces examinaron la dirección de flujo preferida de los cúmulos dentro de cada sección. Mientras que el tamaño y posición exacta de esta dirección presenta algunas variaciones, las tendencias totales de las secciones muestran una concordancia extraordinaria.
Los investigadores están actualmente trabajando para expandir su catálogo de cúmulos para rastrear el flujo oscuro por cerca del doble de la distancia actual. El modelo mejorado de gas caliente dentro de cúmulos galácticos ayudará a refinar la velocidad, eje y dirección del movimiento.
Planes futuros requieren la comprobación de los hallazgos contra datos nunca publicados del proyecto WMAP y la misión Planck de la Agencia Espacial Europea (ESA), que actualmente se encuentra mapeando el fondo de microondas.
Más información:
Artículo en el Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA
Fuente: NASA/GSFC.