Primera observación directa de una parte de la «telaraña cósmica» del Universo

Si aumentamos aún más la escala, las galaxias y los cúmulos galácticos parecen estar unidos a su vez por una gigantesca red de filamentos, una tela de araña de proporciones cósmicas y en la que los cúmulos más grandes y masivos se sitúan en los «nodos» donde los filamentos se cruzan .

Las simulaciones informáticas indican que esta descomunal telaraña cósmica está formada, principalmente, por materia oscura y, en menor proporción, por materia ordinaria. Y que constituye el andamiaje o esqueleto del Universo, proporcionando el entorno adecuado para que las estrellas y las galaxias se formen y evolucionen.

Durante las pasadas décadas, los astrónomos han detectado de varias formas la filamentosa estructura de esa telaraña cósmica. Y lo han hecho principalmente fijándose en la distribución a gran escala de millones de galaxias en el espacio.

Pero lo que ha conseguido un grupo de investigadores de la Universidad de Ginebra utilizando el telescopio espacial de rayos X XMM Newton es completamente diferente. De hecho, y por primera vez, los astrónomos han logrado descubrir un «ramillete» de estos filamentos, hechos de galaxias, gas y materia oscura, fluyendo hacia uno de los mayores cúmulos de galaxias conocido en todo el Universo. Se trata de la primera detección directa de una parte del esqueleto universal. El hallazgo se publicó hace apenas unos días en Nature.

«Se trata de un descubrimiento inesperado y muy bien recibido», afirma Dominique Eckart, de la Universidad de Ginebra y autor principal del artículo. Los filamentos fueron observados en las cercanías de Abell 2744, conocido como el «cúmulo de Pandora» debido a su compleja y enrevesada estructura. De hecho, está formado por lo menos por otros cuatro cúmulos menores que se están uniendo en uno solo.

«Sabemos que en el núcleo de este cúmulo increíblemente grande tienen lugar procesos muy activos -explica Eckart-. Y ver directamente las conexiones de la telaraña cósmica confirma nuestras ideas sobre la formación de estructuras en el Universo».

De hecho, a partir de 30 horas de observación con el XMM Newton en diciembre de 2014, los astrónomos lograron detectar cinco enormes estructuras filamentosas que parecían unirse el núcleo de Abell 2744.

Comparando los datos del telescopio de rayos X con las observaciones ópticas, los investigadores lograron identificar las galaxias que pertenecían a los varios filamentos, y se dieron cuenta de que tres de ellos estaban físicamente conectados al cúmulo galáctico, mientras que los otros dos eran proyecciones de estructuras más distantes y que parecían cercanas por estar en la misma línea de visión.

Igual que los cúmulos, también los filamentos contenían grandes cantidades de materia oscura . Los astrónomos han reconstruido su distribución gracias al efecto de «lente gravitacional» que tanto el cúmulo como los filamentos ejercen sobre las galaxias del fondo cósmico, más distantes, modificando la trayectoria de sus rayos luminosos y haciendo que a nuestros ojos parezcan deformadas y más brillantes.

«Al principio –explica por su parte Mathilde Jauzac, de la Universidad de Durham y coautora del estudio–nos fijamos en el interior del núcleo de Abell 2744 con el telescopio espacial Hubble, con el ánimo de utilizar el gran cúmulo como una gigantesca lente de aumento con la que detectar las galaxias que hay tras de él y que son demasiado débiles para ser observadas de otra manera. Pero tras descubrir rayos X en esa región, decidimos observar el efecto de lente gravitatoria también en las regiones externas del cúmulo, donde las galaxias del fondo apenas están distorsionadas pero donde sí que podemos estudiar la distribución de la materia oscura».

La combinación de las observaciones en diferentes longitudes de onda reveló, finalmente, una imagen completa de Abell 2744 y sus alrededores.

A partir de los datos de los rayos X detectados, los investigadores midieron la densidad y la temperatura del gas y compararon los resultados con lo que predice la teoría. Con un gas a temperaturas de entre 10 y 20 millones de grados, los filamentos deberían estar mucho más fríos que el centro del cúmulo, donde el gas puede alcanzar temperaturas de 100 millones de grados, pero más calientes que la temperatura media de la telaraña cósmica, que es de apenas unos pocos millones de grados.

«Lo que observamos –explica Eckart– es una configuración muy especial de filamentos muy densos y muy cerca del enorme cúmulo galáctico». El descubrimiento ha permitido, por primera vez, atisbar directamente una parte del andamiaje sobre el que está construido el Universo. Y se ha hecho en uno de los lugares más concurridos del Universo conocido. Un paso de gigante en el estudio de la formación de las galaxias y de las grandes estructuras de materia que podemos observar a nuestro alrededor.