Las estrellas tipo Ícaro y la exploración de la materia oscura

Dibujo20180304 Locations of lensing events icarus star near MACS J1149 galaxy nature astronomy s41550-018-0430-3

La materia oscura de los cúmulos galácticos actúa como lente gravitacional que amplifica la luz de galaxias lejanas hasta ~50 veces y la de estrellas individuales hasta ~2000 veces, si coinciden con la curva crítica de microlenticulado (microlensing). Gracias a ello estas estrellas individuales ayudarán a explorar la distribución de materia oscura en los cúmulos galácticos. Se publica en Nature Astronomy la primera observación de un estrella por este método. Llamada MACS J1149 Lensed Star 1, o LS1 para abreviar, tiene un desplazamiento al rojo de z = 1,49. Bautizada como Ícaro (Icarus) ha sido observada por la cámara infrarroja WFC3 (Wide Field Camera 3) del Telescopio Espacial Hubble (HST) cuando se tomaban imágenes múltiples de la supernova Refsdal.

La estrella Ícaro se encuentra a 7,9 ± 0,5 kpc del núcleo de su galaxia y muestra un espectro de gigante azul tipo B, luego tiene una temperatura superficial entre 11 000 y 14 000 K, y una masa estimada superior a ≳3 M⊙ (masas solares). Aunque solo se ha observado una única estrella, un análisis de sus imágenes microlenticulares descarta que la materia oscura en el cúmulo MACS J1149 esté formada por agujeros negros primordiales con decenas de masas estelares; en su caso, la imagen observada hubiera sido muy diferente. Por supuesto, cuando se hayan observado muchas estrellas por el método de microlenticulado se podrán realizar mapas detallados de la distribución de la materia oscura en algunos cúmulos galácticos y descartar los MACHOs como candidatos.

El artículo es Patrick L. Kelly, Jose M. Diego, …, Benjamin J. Weiner, “Extreme magnification of an individual star at redshift 1.5 by a galaxy-cluster lens,” Nature Astronomy 2: 334–342 (2018), doi: 10.1038/s41550-018-0430-3; más información en español en “La estrella más lejana jamás observada”, Agencia SINC, 02 Abr 2018. Sobre su importancia en el estudio de la materia oscura recomiendo Jose M. Diego, Nick Kaiser, …, Alexei V. Filippenko, “Dark matter under the microscope: Constraining compact dark matter with caustic crossing events,” arXiv:1706.10281 [astro-ph.CO].

Por cierto, las observaciones de la supernova Refsdal a z=1,49 permiten estimar la constante de Hubble en H0 = 64+9−11 km/s/Mpc, al 68% CL, en excelente acuerdo con las predicciones cosmológicas basadas en el fondo cósmico de microondas. Más información en J. Vega-Ferrero, J. M. Diego, …, G. M. Bernstein, “The Hubble constant from SN Refsdal,” ApJL 853: L31 (2018), doi: 10.3847/2041-8213/aaa95farXiv:1712.05800 [astro-ph.CO].

Y, por si te lo estás preguntando, te confirmo que las lentes gravitacionales permitirán observar las estrellas de la población III (las primeras estrellas con z entre 7 y 17), aunque para ello se requieren estudios de larga duración (al menos una década) de entre 3 y 30 cúmulos galácticos. Así lo indica el trabajo de Rogier A. Windhorst, F. X. Timmes, …, Duho Kim, “On the observability of individual Population III stars and their stellar-mass black hole accretion disks through cluster caustic transits,” ApJS 234: 41 (2018), doi: 10.3847/1538-4365/aaa760arXiv:1801.03584 [astro-ph.GA].



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Por Francisco R. Villatoro
Publicado el ⌚ 3 abril, 2018
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