Simulan con un superordenador las características de la materia oscura que envuelve la Vía Láctea

Según explica Piero Madau, coautor del estudio, "en simulaciones previas, esta región emergía como lisa pero ahora tenemos suficientes detalles para observar aglomeraciones de materia oscura". Los resultados podrían ayudar a los científicos a descubrir en qué consiste la materia oscura. Hasta el momento, se ha detectado sólo mediante sus efectos gravitacionales sobre estrellas y galaxias.

Según una teoría, la materia oscura consiste en partículas masivas que interactúan débilmente, que pueden aniquilarse entre sí y emitir rayos gamma cuando colisionan. Los rayos gamma de esta eliminación de la materia oscura podrían detectarse mediante el Telescopio Espacial de Rayos Gamma de Gran Area (GLAST, en sus siglas en inglés).

Aunque se desconoce la naturaleza de la materia oscura parece que constituye alrededor del 82 por ciento de la materia del Universo. Como resultado, la evolución de la estructura del Universo ha sido dirigida por las interacciones gravitacionales de la materia oscura. La materia ordinaria que forma estrellas y planetas ha caído en los "moldes gravitacionales" creados por los cúmulos de materia oscura, dando lugar a galaxias en la zona central de los halos de materia oscura.

Juerg Diemand, coautor del estudio junto a Madau, señala que la simulación se basa en la hipótesis de la teoría de la materia oscura fría, la principal explicación sobre cómo evolucionó el Universo después del 'Big Bang'. Según la teoría de evolución cosmológica de la materia oscura fría, la gravedad actuó tramó los primeros cúmulos de materia oscura. Estos crecieron en cúmulos cada vez más grandes mediante la fusión jerárquica de progenitores más pequeños.

Este es el proceso que los investigadores simularon en la supercomputadora Jaguar del Laboratorio Nacional de Oak Ridge. La simulación llevó alrededor de un mes y siguió las interacciones gravitacionales de más de mil millones de parcelas de materia oscura de más de 13.700 millones de años. Las computaciones usaron alrededor de 1,1 millones de horas de procesamiento y hasta 3.000 procesadores funcionaron en paralelo.

"El proceso simula la distribución de materia oscura desde cerca del momento del 'Big Bang' hasta la época presente, así que prácticamente toda la edad del Universo, y se centra en resolver el halo alrededor de una galaxia como la Vía Láctea. Observamos muchas subestructuras, incluso en la parte interior del halo donde se encuentra el Sistema Solar".

Madau señala que la simulación reveló numerosos subhalos y corrientes de materia oscura dentro del halo de la Vía Láctea y más subestructuras aparecían dentro de cada subhalo. "Cada subestructura tiene su propia subestructura y sucesivamente. Existen aglomeraciones de todas las escalas".

Los subhalos más masivos podrían albergar galaxias enanas como las que se observan orbitando la Vía Láctea. Al estudiar los movimientos de las estrellas dentro de las galaxias enanas, los astrónomos pueden calcular la densidad de la materia oscura en los subhalos y compararlo con las densidades que predice la simulación.

"Podemos realizar comparaciones con las galaxias enanas y las corrientes estelares asociadas con la Vía Láctea. La apariencia de estos sistemas estelares está muy vinculada a la subestructura del halo de materia oscura", señala Diemand.

Las densidades centrales en los subhalos de materia oscura simulada son consistentes con las observaciones de movimientos estelares en las galaxias enanas, indica el investigador. Pero aún existen discrepancias entre el número de subhalos de materia oscura en la simulación y el número de galaxias enanas que se han observado alrededor de la Vía Láctea. Algunos subhalos podrían continuar oscuros si, por ejemplo, no fueran lo suficientemente masivos para dar lugar a la formación de estrellas, apunta Madau.