¿Dónde está la materia oscura?

En 1933, Fritz Zwicky estudió la luz emitida por las más de 1.000 galaxias que forman parte del cúmulo de galaxias Coma. Zwicky determinó la masa del Coma Cluster usando dos métodos. En uno utilizó las velocidades de las galaxias, que determinó midiendo los cambios en la luz que emitían. En otro determinó la masa utilizando el brillo total del cúmulo. Al comparar las dos estimaciones de masa resultantes, descubrió que hay cientos de veces más masa en el Cúmulo de Coma que la estimación de brillo predicha.

En 1964, Vera Rubin empezó a trabajar con Kent Ford sobre estudios de velocidades de galaxias. Más adelante cambió su campo de actividad hacia estudios sobre la estructura de las galaxias espirales porque sus conclusiones no tenían la confianza de sus colegas en aquella época, posiblemente porque era mujer. Todo esto desenvocó en el estudio sistemático de curvas de rotación de galaxias de diferentes tipos.

Las velocidades de las entrellas que orbitan el centro de la galaxia deberían ser más rápidas cuanto más cerca del centro gravitatoria y más lentas cuanto más lejos de él, como las velocidades de los planeta en nuestro Sistema Solar.

Lo que encontró fue que las velocidades eran similares hasta distancias muy alejadas del centro galáctico, es decir, había algo que estaba alterando la velocidad de rotación de las estrellas y ese algo debería ser una masa importante. De hecho, debería ser diez veces más de la que se ve.

También se dio cuenta que este resultado coincidía con el de Zwicky de los años 30 sobre la existencia de una gran cantidad de materia oscura en el universo. En realidad, Fritz Zwicky fue quien creó el concepto de materia oscura debido a que no era visible, si es que estaba ahí.

Otra evidencia que respalda la existencia de materia oscura proviene de un estudio del cúmulo Bala (Bullet Cluster), que es el nombre que se le da a dos galaxias que chocaron recientemente, una pasando aatrvés de la otra. Este hecho no es muy evidente en la imagen vista en el rango óptico ya que se pueden ver los dos cúmulos por separado.

El observatorio de rayos-x Chandra, permitió ver la emisión de rayos-x y deducir que existe una onda de choque, en rojo, y una zona de gas caliente, en blanco, con forma de bala. Las simulaciones permiten reconstruir la escena completamente.

Usando lentes gravitacionales, los científicos determinaron la masa total del cúmulo, incluida la materia oscura, viendo la distorsión del fondo que provoca todo el cúmulo. El resultado es la imagen con la masa extra en azul.

La mayor parte de la masa del cúmulo no se encuentra donde se origina la fuente de las emisiones de rayos X, lo que significa que no proviene de la materia que podemos ver. Por lo tanto, stas galaxias están compuestas de mucha más materia oscura que materia normal.