En septiembre pasado, el Telescopio Espacial James Webb, o JWST, descubrió JWST-ER1g, una enorme galaxia antigua que se formó cuando el universo tenía sólo una cuarta parte de su edad actual. Sorprendentemente, a esta galaxia hay un anillo de Einstein asociado. Esto se debe a que JWST-ER1g actúa como una lente y desvía la luz de una fuente distante, que luego aparece como un anillo, un fenómeno llamado lente gravitacional fuerte, predicho en la teoría de la relatividad general de Einstein.
La masa total encerrada dentro del anillo tiene dos componentes: componentes estelares y materia oscura.
«Si restamos la masa estelar de la masa total, obtenemos la masa de materia oscura dentro del anillo», dijo Hai-Bo Yu, profesor de física y astronomía en la Universidad de California, Riverside, cuyo equipo ha publicado un nuevo trabajo sobre JWST-ER1g en la revista Las cartas del diario astrofísico. «Pero el valor de la masa de materia oscura parece mayor de lo esperado. Esto es desconcertante. En nuestro artículo ofrecemos una explicación».
Un halo de materia oscura es el halo de materia invisible que impregna y rodea una galaxia como JWST-ER1g. Aunque nunca se ha detectado materia oscura en los laboratorios, los físicos confían en que existe, que constituye el 85% de la materia del universo.
«Cuando la materia ordinaria (gas prístino y estrellas) colapsa y se condensa en el halo de materia oscura de JWST-ER1g, puede estar comprimiendo el halo, lo que lleva a una alta densidad», dijo Demao Kong, estudiante de posgrado de segundo año en UCR, quien dirigió el análisis. «Nuestros estudios numéricos muestran que este mecanismo puede explicar la alta densidad de materia oscura de JWST-ER1g: más masa de materia oscura en el mismo volumen, lo que resulta en una mayor densidad».
Según Daneng Yang, investigador postdoctoral de la UCR y coautor del artículo, JWST-ER1g, formado 3.400 millones de años después del Big Bang, ofrece «una gran oportunidad para aprender sobre la materia oscura».
«Este objeto de fuerte lente es único porque tiene un anillo de Einstein perfecto, del cual podemos obtener información valiosa sobre la masa total dentro del anillo, un paso crítico para probar las propiedades de la materia oscura», dijo.
Lanzado el día de Navidad de 2021, el JWST de la NASA es un observatorio infrarrojo en órbita. También llamado Webb, está diseñado para responder preguntas sobre el universo. Es el telescopio espacial más grande, complejo y poderoso jamás construido.
«JWST nos brinda una oportunidad sin precedentes de observar galaxias antiguas formadas cuando el universo era joven», dijo Yu. «Esperamos ver más sorpresas del JWST y aprender más sobre la materia oscura pronto».
El estudio contó con el apoyo de la Fundación John Templeton y el Departamento de Energía de Estados Unidos.
El título del trabajo de investigación de acceso abierto es «Interpretaciones de la materia oscura fría y la materia oscura autointeractiva del objeto de lente gravitacional fuerte JWST-ER1».