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| Simulaciones astrofísicas muestran que la materia y la energía oscuras impulsan la alineación y rotación del halo. Crédito: lavidaes.org |
La mayor parte del universo está formada por dos misterios invisibles: materia oscura y energía oscura. La primera es una sustancia que ejerce gravedad pero que no podemos ver directamente, y la segunda es una fuerza que acelera la expansión del cosmos. Juntas, estas entidades dictan cómo crecen las galaxias y cómo se expande el universo.
Durante décadas, los astrónomos han confiado en un modelo llamado ΛCDM (Lambda-Cold Dark Matter) para describir su comportamiento. Este modelo supone que materia oscura y energía oscura actúan por separado, sin influirse mutuamente. Aunque ha explicado muchas observaciones, algunas mediciones del universo no encajan del todo.
Un nuevo estudio publicado en Physical Review D el 19 de noviembre del Observatorio Astronómico de Shanghái sugiere que la realidad podría ser más dinámica. Según los investigadores, si la materia oscura y la energía oscura intercambian energía, las estructuras de materia oscura que rodean a las galaxias (llamadas halos de materia oscura) cambiarían su forma, densidad y orientación de manera detectable. Esto abre la puerta a comprender mejor la red cósmica, la gran estructura que conecta galaxias y cúmulos galácticos, y será clave para futuras misiones como el China Space Station Telescope (CSST).
Para explorar esta posibilidad, el equipo corrió simulaciones por computadora usando un programa llamado ME-GADGET, creando universos digitales con tres escenarios: uno clásico ΛCDM donde materia y energía oscura no interactúan, otro donde la materia oscura se transforma lentamente en energía oscura, y un tercero donde la energía oscura se convierte en materia oscura. A este fenómeno se le denomina IDE (interacting dark energy), es decir, energía oscura interactiva.
Los resultados mostraron que estas interacciones cambian el comportamiento de los halos. Cuando la materia oscura se transforma en energía, los halos se vuelven más sueltos y responden con mayor fuerza a la gravedad del entorno cósmico, alineándose mejor con los filamentos de la red cósmica. En cambio, cuando la energía oscura se convierte en materia, los halos se densifican y su alineación con la estructura general del universo se debilita.
Como explicó Zhang Jiajun, uno de los autores, “es como comparar dos personas: una con músculos firmes se mueve libremente y resiste la gravedad; otra con más grasa colapsa fácilmente sobre el sofá”. Esta analogía ayuda a entender cómo la densidad y forma de los halos afectan la orientación de galaxias en el cosmos.
La orientación intrínseca de las galaxias es un desafío importante en la lente gravitacional débil, un método que mide la materia oscura observando cómo la luz de galaxias lejanas se curva por la gravedad. Si se ignoran estas interacciones, los astrónomos podrían interpretar mal los datos. Este estudio es pionero al mapear la alineación intrínseca en universos donde materia y energía oscura interactúan, ofreciendo herramientas esenciales para telescopios como el CSST.
En el futuro, los investigadores planean incluir materia normal como gas y estrellas en sus simulaciones, y afinar fórmulas para corregir la alineación intrínseca en grandes encuestas astronómicas. Este enfoque podría explicar discrepancias de medición y dar una visión más clara de la evolución del universo.
Fuentes, créditos y referencias:
Guandi Zhao et al, Halo spin and orientation in interacting dark matter dark energy cosmology, Physical Review D (2025). DOI: 10.1103/lq8t-gw3m. On arXiv: DOI: 10.48550/arxiv.2501.03750
