La materia oscura, acorralada

Hablar de materia oscura materia siempre resulta curioso y atractivo porque es un interrogante en nuestro conocimiento del universo. De hecho, se trata de uno de los mayores interrogantes ya que existe más materia oscura que materia ordinaria. Lo que ocurre es que es extremadamente difícil de alcanzar ya que no refleja la luz, tampoco la absorbe ni la emite. A todos los efectos es invisible para nuestros instrumentos. Sabemos que existe de un modo indirecto a través de sus efectos gravitacionales sobre el universo visible.

Para saber más sobre este misterioso tipo de materia, los investigadores la estudian de un modo similar a como lo harían si se tratara de materia ordinaria en el sentido de ver cómo se comporta frente a obstáculos del mismo modo que estudian las partículas subatómicas en los grandes aceleradores.

Imagen 1: Collage del telescopio espacial Hubble (NASA/ESA) de seis cúmulos de galaxias diferentes observados para analizar sus colisiones con el fin de apreciar el comportamiento de la materia oscura. El equipo fue capaz de mapear la distribución posterior a la colisión de estrellas y también de la materia oscura (en azul). Los cúmulos mostrados, de izquierda a derecha y de arriba a abajo son: MACS J0416.1–2403, MACS J0152.5-2852, MACS J0717.5+3745, Abell 370, Abell 2744 and ZwCl 1358+62. Créditos: NASA, ESA, D. Harvey, R. Massey, The Hubble SM4 ERO Team, ST-ECF, ESO, D. Coe, J. Merten, HST Frontier Fields, Harald Ebeling, Jean-Paul Kneib y Johan Richard.

Para tener un amplio abanico de muestras experimentales, los investigadores buscan estas colisiones en grandes cúmulos de galaxias, por supuesto a una escala mucho mayor de las que suceden en los aceleradores. En estas grandes colisiones la materia oscura se ve involucrada y pueden apreciarse sus efectos.

Los ingredientes

Las galaxias están formadas por tres ingredientes principales: nubes de gas y polvo, estrellas, y materia oscura. Durante las colisiones, las nubes de gas y polvo se difunden a lo largo de las galaxias involucradas en el choque ralentizándolas o incluso deteniéndolas. Las estrellas sin embargo están mucho menos afectadas por estas nubes, apenas sufriendo cambios en su velocidad.

"Sabemos cómo el gas y las estrellas reaccionan a estos choques cósmicos. La comparación de cómo la materia oscura se comporta nos puede ayudar a comprender lo que realmente es", explica David Harvey, de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (Suiza), autor principal de un nuevo estudio que analiza estos choques.

Imagen 2: Collage del telescopio espacial Hubble (NASA/ESA) y del obsrevatorio de rayos X Chandra de seis cúmulos de galaxias diferentes observados para analizar sus colisiones con el fin de apreciar el comportamiento de la materia oscura. El equipo fue capaz de mapear la distribución posterior a la colisión de estrellas y también de la materia oscura (en azul) y la emision en rayos X (en rosa). Los cúmulos mostrados, de izquierda a derecha y de arriba a abajo son: MACS J0416.1-2403, MACS J0152.5-2852, MACS J0717.5 + 3745, Abell 370, Abell 2744, y ZwCl 1358 + 62. Créditos: NASA/ESA/STScI/CXC, D. Harvey, R. Massey, T. Kitching, A. Taylor y E. Tittley.

Harvey y su equipo utilizaron datos del telescopio espacial Hubble (NASA/ESA) y del observatorio de rayos X Chandra (NASA) para estudiar 72 grandes colisiones de cúmulos galácticos. Los choques, ocurridos en diferentes momentos, han sido vistos desde diferentes ángulos.

Para saber dónde se encuentra la materia oscura en el cúmulo, los investigadores estudiaron la luz de galaxias situadas detrás del cúmulo cuya luz se ha visto magnificada y distorsionada mediante la lente gravitacional formada por los componentes de la colisión. Debido a que tienen una buena idea de la masa visible del cúmulo, la cantidad que la luz se distorsiona les dice cuánta materia oscura hay en una región determinada.

El resultado

El equipo encontró que, al igual que las estrellas, la materia oscura continuó su trayectoria sin apenas ralentizarse por efectos de las nubes de gas y polvo. Y aquí viene un dato importante: La razón por la que la materia oscura no se ralentiza es porque no sólo no interactúa con partículas visibles, sino que tampoco lo hace con otra materia oscura. Y esta pregunta es cosecha propia: ¿Quiere esto decir que existen varios tipos de materia oscura?

"Un estudio previo había observado un comportamiento similar en el cúmulo de la Bala", comenta Richard Massey, miembro del equipo en la Universidad de Durham (Reino Unido). "Es difícil interpretar lo que estás viendo cuando sólo tienes un ejemplo. Cada colisión necesita cientos de millones de años, por lo que en una vida humana sólo se llega a ver una imagen fija desde un solo ángulo. Ahora que tenemos muchas más colisiones podemos empezar a reconstruir la película completa y entender mejor lo que está pasando", añade.

Acorralada

Al observar que la materia oscura interactúa consigo misma todavía menos lo que se pensaba, el equipo ha "acorralado" con éxito las propiedades de la materia oscura. Los teóricos de la física de partículas seguirán buscando, pero ya tienen un menor número de incógnitas para trabajar en sus modelos. Es aquí donde las teorías de la supersimetría del modelo estándar y la materia oscura van de la mano.

Imagen 3: Configuraciones observadas en 30 sistemas estudiados. Las curvas de nivel muestran la distribución de las galaxias (verde), las nubes de gas (rojo) y la masa total, dominada por la materia oscura (azul). Créditos: Science/D. Harvey et al.

La materia oscura podría, potencialmente, tener propiedades que darían pie a estudiar nuevos tipos de interacción como la que evita que la materia oscura se frene en las colisiones. Otras posibles interacciones podrían hacer que las partículas de materia oscura rebotasen entre ellas como bolas de billar provocando que salgan fuera de las colisiones y, de esta forma, no verse afectadas. Son aspectos que se estudiarán en próximas investigaciones.

"El juego no ha terminado, pero estamos cada vez más cerca de obtener una respuesta", argumenta Harvey . "Estos grandes colisionadores de partículas nos están dejando entrever el oscuro mundo de nuestro alrededor", concluye. Así que, con todo esto, parece ser que la materia oscura es cada vez menos oscura...

La investigación ha sido publicada en la revista Science bajo el título "The non-gravitational interactions of dark matter in colliding galaxy clusters", por D. Harvey et al.

El equipo que ha llevado a cabo la investigación está formado por D. Harvey (École Polytechnique Fédérale de Lausanne, Suiza; University of Edinburgh, Reino Unido), R. Massey (Durham University, Reino Unido), T. Kitching (University College London, Reino Unido), A. Taylor (University of Edinburgh, Reino Unido) y E. Tittley (University of Edinburgh, Reino Unido).

La imagen 1 es una composición obtenida a partir de imágenes proporcionadas por los instrumentos ACS (Advanced Camera for Surveys) y WFC3 (Wide Field Camera 3) a bordo del telescopio espacial Hubble y por el instrumento FORS1 (Focal Reducer and low dispersion Spectrograph) del VLT (Very Large Telescope) en los siguientes filtros:

- Filtro Óptico en banda B (435 mm) del ACS/Hubble.

- Filtro Óptico en banda R (625 nm) del ACS/Hubble.

- Filtro Infrarrojo en banda I (814 nm) del ACS/Hubble.

- Filtro Óptico en banda V () del FORS1/VLT.

- Filtro Óptico en banda R () del FORS1/VLT.

- Filtro Infrarrojo en banda R () del FORS1/VLT.

- Filtro Infrarrojo en banda Y (1,1 um) del WFC3/Hubble.

- Filtro Infrarrojo en banda J (1,4 um) del WFC3/Hubble.

- Filtro Óptico en banda R (606 nm) del ACS/Hubble.

- Filtro Infrarrojo en banda I (814 nm) del WFC3/Hubble.

- Filtro Óptico en banda G (606 nm) del ACS/Hubble.

- Filtro Óptico en banda V (606 nm) del ACS/Hubble.

- Filtros Ópticos en bandas V+I del ACS/Hubble.

- Filtro Óptico en banda I (814 nm) del ACS/Hubble.

La imagen 2 es una composición obtenida a partir de imágenes proporcionadas por los instrumentos ACS (Advanced Camera for Surveys) y WFC3 (Wide Field Camera 3) a bordo del telescopio espacial Hubble, por el instrumento FORS1 (Focal Reducer and low dispersion Spectrograph) del VLT (Very Large Telescope) y por el observatorio de rayos X Chandra, en los siguientes filtros:

- Filtro Óptico en banda B (435 mm) del ACS/Hubble.

- Filtro Óptico en banda R (625 nm) del ACS/Hubble.

- Filtro Infrarrojo en banda I (814 nm) del ACS/Hubble.

- Filtro Óptico en banda V () del FORS1/VLT.

- Filtro Óptico en banda R () del FORS1/VLT.

- Filtro Infrarrojo en banda R () del FORS1/VLT.

- Filtro Infrarrojo en banda Y (1,1 um) del WFC3/Hubble.

- Filtro Infrarrojo en banda J (1,4 um) del WFC3/Hubble.

- Filtro Óptico en banda R (606 nm) del ACS/Hubble.

- Filtro Infrarrojo en banda I (814 nm) del WFC3/Hubble.

- Filtro Óptico en banda G (606 nm) del ACS/Hubble.

- Filtro Óptico en banda V (606 nm) del ACS/Hubble.

- Filtros Ópticos en bandas V+I del ACS/Hubble.

- Filtro Óptico en banda I (814 nm) del ACS/Hubble.

- Filtro en banda de rayos X del Chandra.

Artículo científico:
- The non-gravitational interactions of dark matter in colliding galaxy clusters

Referencias:
- Dark matter even darker than once thought

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Así nace una galaxia elíptica

Una galaxia elíptica se podría definir como un gran conjunto con escaso contenido de gas y plagado de viejas estrellas. Junto con las espirales y las lenticulares, son el tipo de galaxias más abundante del universo conocido. Las teorías creen que este tipo de galaxias tiene una formación que va desde dentro hacia fuera, siendo un gran núcleo la nota predominante en las primeras etapas de la vida de estas galaxias.

Sin embargo, las evidencias de esta fase inicial han sido muy esquivas para los científicos. Pero eso ha cambiado. Y es que un grupo de astrónomos ha descubierto un compacto núcleo galáctico conocido como GOODS-N-774, llamado popularmente Sparky. En base a las evidencias observacionales, apareció hace once mil millones de años, tan sólo tres mil millones de años después del Big Bang.

Encontrando a Sparky

Sparky fue encontrado mientas estudiaban imágenes del instrumento WFC3 (Wide Field Camera 3) a bordo del Telescopio Espacial Hubble donde aparecían miles de galaxias captadas en los sondeos 3D-HST y CANDELS (Cosmic Assembly Near-infrared Deep Extragalactic Legacy Survey) . Posteriormente utilizaron instrumentos del W.M. Keck Observatory para medir la distancia a la galaxia desde la Tierra, y para detectar cómo de rápido se movía el gas, lo que confirmó que la estructura encontrada era enorme.

Imagen 1: Representación artística del núcleo de una galaxia en desarrollo en un universo joven. Créditos: NASA/ESA/Z. Levay y G. Gacon (STScI).

"Este proceso de formación de núcleo es un fenómeno exclusivo de los inicios del universo", explica Erica Nelson de la Yale University (Estados Unidos), autora principal del artículo donde se muestran los resultados. "Nunca habíamos visto la formación de una galaxia de este modo. En estos momentos hay algo en el universo que impide este tipo de formación galáctica. Sospechamos que el Universo pudo producir objetos más densos porque el Universo en su conjunto era más denso, esto es, poco después del Big Bang. Ahora es mucho menos denso”, añade.

Alta densidad estelar

El tamaño de Sparky viene siendo de seis mil años luz de diámetro frente a los cien mil años luz de diámetro de nuestra galaxia. Sin embargo, en cantidad de estrellas Sparky nos supera ya que contiene el doble que toda nuestra galaxia, indicando que la densidad estelar de este núcleo es realmente alta. Se cree que esta galaxia naciente seguirá creciendo para convertirse en una galaxia elíptica gigante. Los astrónomos piensan que esta galaxia, apenas visible, puede ser representativa de una población mucho más grande de objetos similares que son demasiado débiles para ser observados.

Imagen 2: Aspecto del núcleo de la galaxia GOODS-N-774 captada por la WFC3 del Hubble. Créditos: NASA/ESA/E. Nelson (Yale University).

Tras determinar el tamaño gracias a las imágenes del Hubble, el equipo analizó imágenes de archivo tanto del Telescopio Espacial Spitzer (NASA) como del Observatorio Espacial Herschel (ESA) para recabar información en el rango del infrarrojo lejano. Tras analizar todo esto, llegaron a la conclusión que GOODS-N-774 está produciendo 300 estrellas por año. "En comparación, la Vía Láctea produce treinta veces menos, unas diez estrellas por año," afirma Marijn Franx de la Leiden University (Holanda), co-autor del artículo.

Materia oscura

Los astrónomos creen que esta frenética formación estelar se produce debido a que el centro de la galaxia se ha formado en un pozo gravitatorio de materia oscura, ya que en el universo temprano estas extrañas formaciones de materia oscura crearon el andamiaje para la posterior formación de galaxias tal y como las conocemos.

"Son ambientes muy extremos", afirma Nelson. "Hay mucha turbulencia y está burbujeando. Si estuvieras allí, el cielo nocturno sería brillante con estrellas jóvenes, y habría una gran cantidad de polvo y gas”, añade.

El hecho de que sea tan poco brillante en el espectro visible puede ser debido a la gran cantidad de gas y polvo creada a partir de la alta tasa de formación estelar. De ahí que sea necesario un análisis en el espectro infrarrojo.

"Hemos visto la galaxia desde un momento muy temprano de su vida. Cuando pase este período creemos que este núcleo habrá dejado de crear estrella y que las galaxias más pequeñas se fusionarán con ésta durante los próximos diez mil millones expandiéndose y aumentando su tamaño”, explica Franx.

Cuando los instrumentos que analizan el universo infrarrojo alcancen un grado de sensibilidad superior podremos ver con mucho más detalle como nacen estos colosos galácticos, demostrar que, efectivamente, se forman en un pozo gravitatorio y de paso, hacer que la materia oscura sea un poco menos oscura.

El artículo científico aparece en la revista Nature del 27 de agosto de 2014 bajo el título “A massive galaxy in its core formation phase three billion years after the Big Bang”.

El equipo de científicos que ha participado en la investigación está formado por E. Nelson (Yale University, Estados Unidos), P. van Dokkum (Yale University, Estados Unidos), M. Franx (Leiden University, Holanda), G. Brammer (STScI, Estados Unidos), I. Momcheva (Yale University, Estados Unidos), N. M. Forster Schreiber (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Alemania), E. da Cunha (Max Planck Institute for Astronomy, Alemania), L. Tacconi (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Alemania), R. Bezanson (University of Arizona, Estados Unidos), A. Kirkpatrick (University of Massachusetts, Estados Unidos), J. Leja (Yale University, Estados Unidos), H-W. Rix (Max Planck Institute for Astronomy, Alemania), R. Skelton (SAAO, Sudáfrica), A. van der Wel (Max Planck Institute for Astronomy, Alemania), K. Whitaker (Goddard Space Center, Estados Unidos), y S. Wuyts (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Alemania).

Imagen 2: Composición creada a través de imágenes tomadas por los instrumentos ACS (Advanced Camera for Surveys) y WFC3 (Wide Field Camera 3) a bordo del Hubble Space Telescope en los siguientes filtros:

Banda Infrarroja (filtro I: 814 nm - ACS)

Banda Infrarroja (filtro Z: 850 nm - ACS)

Banda Infrarroja (filtro J: 1.25 um – WFC3)

Banda Infrarroja (filtro H: 1.60 um – WFC3)

Nota de prensa (ESA):

Witnessing the early growth of a giant 

Nota de prensa (STScI):

NASA Telescopes Help Uncover Early Construction Phase Of Giant Galaxy 

Artículo científico:

A massive galaxy in its core formation phase three billion years after the Big Bang 

Referencias:

- Hubble Space Telescope 

- Spitzer Space Telescope 

- Herschel Space Observatory 

- W.M. Keck Observatory 

- Yale University 

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Materia menos oscura

Medir la cantidad y la distribución de la masa dentro de los objetos más distantes del Universo no es una tarea fácil. Una técnica usada muy a menudo por los astrónomos es la de explorar los grandes cúmulos de galaxias mediante los efectos gravitacionales que tienen lugar en la luz de objetos alineados con estos cúmulos pero situados muchísimo más lejos, es decir, usando las conocidas como lentes gravitatorias. Este es uno de los principales objetivos de Frontier Fields, un ambicioso programa de observación del Hubble (NASA/ESA) donde entran en juego seis cúmulos de galaxias diferentes, incluido MACS J0416.1-2403 que aparece en la siguiente imagen:

Imagen 1: Aspecto del cúmulo de galaxias MACS J0416.1-2403 captado por el telescopio espacial Hubble. Créditos: Hubble (NASA/ESA), HST Frontier Fields.

Las lentes gravitatorias son una de las consecuencias demostradas de la teoría de la Relatividad de Albert Einstein donde las grandes acumulaciones de masa distorsionan el espacio-tiempo. Esta distorsión está cuantificada y actúa como una lente ampliando y desviando la luz que próxima a estas grandes acumulaciones de materia.

No es suficiente

Pero a pesar de las grandes masas de estos cúmulos de galaxias, el efecto en su entorno suele ser mínimo. En su mayor parte se producen lo que se conoce como efecto débil de lente (weak lensing), por lo que incluso las fuentes más distantes tan sólo aparecen ligeramente más elípticas.

En el caso de que el cúmulo sea grande, lo suficientemente denso y la alineación del cúmulo con el objeto distante sea la correcta, los efectos pueden llegar a ser significativos. Imágenes de galaxias normales pueden transformarse en anillos y arcos de luz, incluso mostrarse varias veces en una misma imagen. Este efecto es conocido como un efecto fuerte de lente (strong lensing), y es este fenómeno hacia donde va dirigido el programa Frontier Fields, utilizado para cartografiar la distribución masiva de cúmulos galácticos como MACS J0416.1-2403, y así ha sido.

"La solidez de los datos nos permite ver objetos muy débiles y nos ha permitido identificar las galaxias a través lentes como nunca antes", explica Mathilde Jauzac de la Durham University (Reino Unido) y el Astrophysics & Cosmology Research Unit (Sudáfrica), autora principal de la investigación. "A pesar del fuerte efecto de lente, las galaxias de fondo están muy lejos y todavía se muestran muy débiles. La grandeza de estos datos implica que podemos identificar galaxias de fondo muy distantes. Ahora conocemos cuatro veces más galaxias con efecto fuerte de lente que antes."

Más galaxias

Usando el instrumento ACS (Advanced Camera for Surveys) del Hubble, los astrónomos han identificado 51 nuevas galaxias en el clúster, multiplicando por cuatro el número encontrado en estudios anteriores y lleva el número total de galaxias con efecto lente a 68. Algunas de estas galaxias aparecen varias veces en las imágenes debido a efectos de multiplicación lenticular. En total se pueden ver casi 200 eventos fuertes de lente, lo que ha permitido a Jauzac y su equipo obtener la distribución de la materia en el cúmulo y producir un mapa de su masa.

Además, la lente gravitatoria es uno de los pocos métodos para detectar la materia oscura, esto es, materia que no puede ser vista directamente, ya que no somos capaces de detectar ni emisión ni reflexión de su luz. Por lo tanto, el nuevo mapa de materia está compuesto tanto de materia visible como de materia oscura.

"A pesar de que sabemos desde hace más de veinte años cómo cuantificar la masa de un cúmulo mediante un efecto fuerte de lente, hemos necesitado mucho tiempo para conseguir telescopios que puedan hacer observaciones lo suficientemente precisas como para que nuestros modelos obtengan tanto detalle de un sistema tan complicado como MACS J0416.1-2403 ", afirma Jean Paul Kneib, miembro del equipo científico.

Mediante el estudio de las nuevas 57 galaxias con efecto de lente, los astrónomos modelaron la masa de tanto la materia normal como de la oscura dentro MACS J0416.1-2403. "Nuestro mapa es dos veces mejor que cualquiera de los modelos anteriores del cúmulo", añade Jauzac.

Imagen 2: Aspecto del cúmulo MACS J0416.1-2403 donde aparecen rodeadas en rojo las imágenes lente utilizadas para este estudio. Créditos: Hubble (NASA/ESA), HST Frontier Fields. Agradecimientos: Mathilde Jauzac y Jean-Paul Kneib.

La masa total dentro de MACS J0416.1-2403, modelado a lo largo de 650.000 años luz de diámetro, equivaldría a 160 billones de masas solares con una incertidumbre en la medida de 0,5%, es decir, una medición varias veces más precisa que cualquier otro mapa de cúmulos. Es tal la precisión que los astrónomos también están midiendo la deformación del espacio-tiempo.

"Las observaciones de la campaña Frontier Fields y las técnicas de lente gravitacional han abierto un camino para caracterizar de forma muy precisa los objetos distantes, en este caso un grupo de galaxias tan lejano que su luz ha tardado 4.500 millones de años en llegar a nosotros", añade Jean-Paul Kneib. "Pero no vamos a parar aquí. Para obtener una imagen completa de la masa también es necesario incluir medidas de efectos débiles de lente que, aunque sólo puede dar una estimación aproximada de la masa del núcleo interno de un cúmulo, la lente débil proporciona información valiosa sobre la masa que lo rodea".

Nuevos objetivos

El equipo continuará estudiando el cúmulo mediante imágenes ultra profundas del Hubble obteniendo información detallada de efectos de lente tanto fuertes como débiles con el objetivo de seguir mapeando las regiones exteriores del cúmulo y por lo tanto, detectar las subestructuras de los alrededores. Ese es el próximo objetivo. También se utilizarán los datos en rayos X proporcionados por el observatorio Chandra de los corrimientos al rojo y espectroscopía de gases calientes para saber más sobre el contenido del cúmulo contribuyendo así al mayor conocimiento de la materia oscura.

Imagen 3: Aspecto del cúmulo MACS J0416.1-2403 donde la intensidad variable de neblina azul corresponde al nuevo mapa de masas. Créditos: Hubble (NASA/ESA), HST Frontier Fields.

La combinación de estas fuentes de datos mejorará todavía más el detalle de este mapa de distribución de masas. Se podrá mostrar en 3D incluyendo las velocidades relativas de las galaxias que lo componen. Esto allana el camino para la comprensión de la historia y la evolución de este cúmulo de galaxias. Por otro lado, con estudios como estos la materia oscura es cada vez un poco menos oscura.

Los resultados de esta investigación serán publicados en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society el 24 de julio de 2014 bajo el título “Hubble Frontier Fields: A High-Precision Strong-Lensing Analysis of Galaxy Cluster MACS J0416.1-2403 Using ~200 Multiple Images”

El equipo científico que ha participado en la investigación está compuesto por M. Jauzac (Durham University, Reino Unido; Astrophysics & Cosmology Research Unit, Sudáfrica), B. Clement (University of Arizona, Estados Unidos), M. Limousin (Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, Francia; University of Copenhagen, Dinamarca), J. Richard (Université Lyon, Francia), E. Jullo (Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, Francia), H. Ebeling (University of Hawaii, Estados Unidos), H. Atek (Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, Suiza), J.-P. Kneib (Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, Suiza; Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, Francia), K. Knowles (University of KwaZulu-Natal, Sudáfrica), P. Natarajan (Yale University, Estados Unidos), D. Eckert (University of Geneva, Suiza), E. Egami (University of Arizona, Estados Unidos), R. Massey (Durham University, Reino Unido) y M. Rexroth (Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, Suiza).

Imágenes 1, 2 y 3: Composición creada a través de imágenes tomadas por el instrumento ACS (Advanced Camera for Surveys) del Hubble en los siguientes filtros:

Banda Infrarroja (filtro I: 814 nm)

Banda Óptica (filtro G: 606 nm)

Banda Óptica (filtro B: 435 nm)

Nota de prensa:

- New mass map of a distant galaxy cluster is the most precise yet 

Artículo científico:

 - Hubble Frontier Fields: A High-Precision Strong-Lensing Analysis of Galaxy Cluster MACS J0416.1-2403 Using ~200 Multiple Images 

Referencias:

- Hubble Space Telescope 

- Hubble Space Telescope Frontier Fields 

- Advanced Camera for Surveys 

Agradecimientos:

Mathilde Jauzac y Jean-Paul Kneib.

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El ADN no tiene síndrome de Diógenes

Recreación de una molécula de ADN. Créditos: 

Università degli Studi di Firenze

Hace unos días estuve hablando con mi compañero y amigo Patxi San Martín (Centro de Astrobiología, INTA-CSIC) sobre el ADN. No es mi especialidad, así que durante casi toda la conversación fue él el que habló; yo me limité a escuchar.

Me comentó que "el hombre y el chimpancé se parecen en un 96% a nivel de ADN", pero lo que más me sorprendió es que "más de un 90% del ADN es llamado coloquialmente ADN basura". Se le otorgó este calificativo porque se sabe que no codifica para proteínas ni para promotores, con lo cual se desconoce en gran medida su función. Ese calificativo se sigue usando hoy en día.

El genoma

En el caso del genoma humano, se ha secuenciado en su totalidad aunque todavía no se han caracterizado las variaciones entre individuos; éstas son las responsables de hacer que seamos distintos unos de otros. Lo que sí se sabe, comentó Patxi, es que "sólo alrededor de un 5% contiene información que conduce a la síntesis de proteínas o de ARN con actividad catalítica".

Como dato significativo Patxi me dijo que "cada vez que una célula nuestra se duplica, se copian todas y cada una de las 3000 millones de bases que componen nuestro genoma y se comprueba que sea lo más fiel posible al original". El ser humano está compuesto del orden de 50 billones de células; por poner un ejemplo, las células que forman nuestra piel viven unos 7-10 días, nos podemos hacer a la idea del gasto energético que supone para el organismo el hecho de tener que duplicarlas.

Hay una cuestión y es que todos los seres vivos, incluido el ser humano, tienden al máximo ahorro de energía, con lo cual, si ese 90% del mal llamado ADN basura no tuviese utilidad, la selección natural ya lo habría eliminado hace decenas de miles de años ya que de lo contrario acarrearía un gasto inútil de energía.

Científicos como mi compañero Patxi piensan que ese ADN basura desempeña funciones esenciales, lo que ocurre es que todavía no han sido descubiertas. A favor de esta versión también está Peter Andolfatto (Universidad de California), publicando en Nature que "este ADN -en referencia al ADN basura- en realidad tendría un papel muy importante en la supervivencia del organismo y en la evolución de la especie".

Materia oscura

En el Universo pasa algo parecido ya que resulta que en su mayor parte parece estar compuesto de algo que no podemos detectar; ese "algo" es la llamada materia oscura y, dependiendo de las fuentes, se dan varios porcentajes aunque en todos los casos la proporción de materia oscura es superior al de materia ordinaria.

Una buena definición de este tipo de materia es la que ofrece Laura Giordani en tendencias21.net a modo de introducción de su libro de poesía Materia oscura. Dice así: "composición desconocida que no emite o refleja suficiente radiación para ser observada directamente. Esta materia invisible constituye el 25% del Universo frente al 5% ocupado por la materia común. Es más, las regiones más densas de materia común se acumulan donde están las grandes concentraciones de materia oscura; ésta parece formar el andamiaje oculto que apuntala los lugares de construcción de estrellas y galaxias".

¿Materia "basura"?

Al fin y al cabo, que la materia oscura nos resulte imperceptible es algo debido a nuestro sesgo instrumental; con el tiempo y cuando tengamos equipos más sensibles seremos capaces de ir ganándole terreno "convirtiéndola" en materia ordinaria. En estos momentos la única evidencia que se tiene de la materia oscura es el efecto que produce en el Universo.

Aunque sólo sea por elegancia, no se debería calificar de manera despectiva a ninguna faceta de la Ciencia. Seguramente, por el mero hecho de la nomenclatura, no tendría el mismo tirón en prensa divulgativa un artículo publicado por un científico que investiga la materia oscura que uno que investiga la materia basura. Y seguramente hubiese ocurrido lo mismo en el caso del ADN.

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