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27/Nov/06

Supercomputadora muestra el halo de materia oscura de la Vía Láctea en gran detalle

Investigadores de la Universidad de California Santa Cruz, Estados Unidos, usaron la supercomputadora más poderosa de la NASA para correr la mayor simulación de la formación y evolución del halo de materia oscura que envuelve a la Vía Láctea.

Sus resultados muestran subestructuras dentro del halo con un detalle sin precedente, dando un instrumento de gran valor para entender la historia y evolución de nuestra galaxia.

Sabemos que cada galaxia está rodeada de un misterioso halo de materia oscura que únicamente puede ser detectada, indirectamente, al observar sus efectos gravitacionales. Este halo invisible es mucho más grande y más esférico que el propio centro galáctico. Recientes modelos de computadora han mostrado que este halo tiene concentraciones relativamente densas de materia oscura en forma de "subhalos" dentro del halo, por efectos gravitacionales.

El científico Piero Madau, Profesor de Astronomía en la Universidad de California Santa Cruz, comenta "Hemos encontrado más de 10.000 subhalos, más que en otras simulaciones anteriores, y algunos de estos subhalos exhiben una subestructura". El líder del equipo de investigadores, Juerg Diemand, considera que estos resultados exacerban lo que ya es conocido como "el problema del satélite perdido". El problema es que la falta de agrupamiento de la materia normal dentro y alrededor de la galaxia (en forma de galaxias satélites enanas) no marca la falta de agrupamiento de la materia oscura vista en las simulaciones.

Los astrónomos siguen descubriendo nuevas galaxias enanas, pero estas son únicamente 15, comparadas con los 120 subhalos de materia oscura de tamaño comparable en la simulación. Los modelos teóricos, en los cuales la formación estelar es restringida por ciertos tipos de halos de materia oscura (suficiente masivos), pueden ayudar a resolver esta discrepancia.

Aunque la naturaleza de la materia oscura continúa siendo un misterio, esta compone el 82 % de la materia del Universo. Como resultado, la evolución de su estructura ha sido modificada por las interacciones gravitacionales de la materia oscura. La materia normal forma el gas y las estrellas que caen dentro de las "paredes gravitacionales" de los cúmulos de materia oscura, dando lugar a galaxias dentro del los centros de estos halos de materia oscura. Inicialmente, la gravedad produjo fluctuaciones de densidad, presentes después del Big Bang para formar los primeros cúmulos de materia oscura. Estos, a su vez, se unieron para formar cúmulos más grandes. Este proceso fue simulado en la supercomputadora COLUMBIA de la NASA (una de las más veloces del mundo). Tomó meses para completarla y fue necesario que 300 a 400 procesadores trabajaran al mismo tiempo durante 320 mil horas.

Las condiciones iniciales se basaron en los resultados más recientes del experimento WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe). Se inicio 50 millones de años después del Big Bang y calculó las interacciones de 234 millones de partículas de materia oscura durante 13.700 millones de años para producir un halo de la misma escala del que tiene la Vía Láctea. Los cúmulos dentro del halo son los remanentes de las colisiones en los cuales los núcleos de pequeños halos supervivieron a los efectos gravitacionales de subhalos que orbitan dentro de un sistema mayor. La simulación produjo 5 subhalos masivos (cada uno de más de 30 millones de masas solares) y otros más pequeños dentro del 10% del halo huésped.

Los astrónomos podrán, en un futuro, ser capaces de detectar cúmulos de materia oscura dentro de la Vía Láctea, con el uso de telescopios de rayos gamma, sólo si la materia oscura produce partículas que emitan rayos gamma. Ciertos candidatos a materia oscura —como es el neutralino, una partícula teórica predicha por la teoría de la súper-simetría— en colisiones, generarían nuevas partículas y emitirían rayos gamma. En el año del 2007 se lanzará el Telescopio Espacial de Gran Tamaño para Rayos Gama - GLAST, y podrá arrojar luz sobre estas teorías

Fuente: Cielosur. Aportado por Eduardo J. Carletti

Más información:
A Milky Way dark matter halo simulated with 234 million particles on NASA's Project Columbia supercomputer