El telescopio espacial Hubble está ayudando a preparar una nueva forma de estudiar la materia oscura con el futuro observatorio Nancy Grace Roman. La NASA difundió este jueves una imagen de una lente gravitacional y explicó cómo esas observaciones sirven para construir modelos informáticos que después se aplicarán a los grandes relevamientos del nuevo telescopio. La novedad es ese trabajo de preparación científica: no se trata de una fotografía de la materia oscura ni de resultados obtenidos por Roman.
La escena contiene numerosas galaxias y una espiral de brazos azules que atrae la mirada. Sin embargo, el fenómeno que interesa a los investigadores está hacia el extremo inferior derecho. Allí, una galaxia elíptica ubicada en primer plano desvía la luz de otra mucho más lejana. El resultado es una imagen deformada y amplificada de la galaxia de fondo, que aparece como dos arcos alrededor del objeto más cercano.
Según la explicación publicada el 22 de octubre por el equipo de la misión Hubble, la galaxia que actúa como lente está a unos 4.500 millones de años luz. La galaxia de fondo se encuentra a aproximadamente 8.000 millones de años luz. Las distancias muestran que no son objetos vecinos entre sí: desde nuestra posición, una alineación particular permite que la gravedad de uno modifique el recorrido de la luz que llega del otro.
El arco más grande y visible aparece a un lado de la galaxia elíptica. Al lado opuesto hay una reproducción más pequeña e invertida del mismo objeto distante. No son dos galaxias adicionales, sino dos imágenes de una única galaxia de fondo. Esa configuración, conocida como par arco-contraarco, ayuda a reconstruir qué distribución de masa puede producir la deformación observada.
El principio físico es que la masa curva el espacio-tiempo y altera la trayectoria de la luz. Cuanta más masa reúne el objeto que funciona como lente, mayor puede ser su efecto. Al analizar cuánto se distorsiona una galaxia distante, los astrónomos pueden estimar la masa de la galaxia situada delante. La materia visible no basta para explicar toda la deformación, por lo que el análisis permite estudiar también la contribución de la materia oscura.
Esa medición es indirecta. Hubble registra la luz y las formas de los objetos observados; los investigadores utilizan esas señales para calcular la masa que interviene. La imagen difundida no revela de qué está hecha la materia oscura. Su utilidad consiste en aportar una referencia detallada para investigar cómo se distribuye y cómo influye gravitacionalmente sobre lo que sí puede verse.
La preparación reúne capacidades diferentes. Hubble obtiene vistas de alta resolución de objetos individuales y trabaja principalmente en luz visible y ultravioleta, además de una parte del infrarrojo. Roman observará sobre todo en infrarrojo y abarcará regiones mucho más amplias del cielo. La comparación técnica de la NASA señala que su instrumento de campo amplio tendrá una cobertura cien veces mayor que la cámara ACS de Hubble, con una resolución similar en el infrarrojo cercano.
Los investigadores están usando las imágenes nítidas de Hubble para desarrollar un modelo informático capaz de analizar las distorsiones vinculadas con la materia oscura. Ese trabajo servirá para procesar las grandes imágenes que produzca Roman. El cambio esperado no consiste solamente en mirar una lente con más detalle, sino en ampliar la cantidad de sistemas disponibles para el estudio.
La colaboración también está pensada en sentido inverso: Hubble podrá volver sobre lentes interesantes identificadas por Roman y observarlas de manera individual. Así, el relevamiento panorámico y el examen de objetivos específicos se complementarán. Por ahora, la imagen presentada este jueves forma parte de la preparación de ese programa científico y muestra cómo una alineación de galaxias puede convertirse en una herramienta para investigar masa que no emite luz detectable.
