En los cúmulos de galaxias hay una fracción de estrellas que vagan en el espacio intergaláctico debido a que son arrancadas por enormes fuerzas de marea que se generan entre las distintas galaxias del cúmulo.

El brillo que proviene de estas estrellas recibe el nombre de luz intracumular (ICL, por sus siglas en inglés) y es extremadamente débil. Representa solo un 1% o menos del brillo del cielo más oscuro que se puede observar desde la Tierra.

Este es uno de los motivos por el que las imágenes tomadas desde el espacio son extremadamente útiles para su análisis. En concreto, las longitudes de onda infrarrojas permiten obtener información de zonas más lejanas del centro del cúmulo que la luz que nos llega en el visible.

Gracias a la eficiencia en esas longitudes de onda infrarrojas y a la nitidez de sus imágenes, el telescopio espacial James Webb (JWST, de la NASA, la ESA y la agencia espacial canadiense), proporciona ahora un retrato inédito de esa luz fantasmal de un cúmulo de galaxias. Los resultados se publican en The Astrophysical Journal Letters.

Sus dos autores, Mireia Montes e Ignacio Trujillo, investigadores del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) han sido capaces de explorar la luz intracumular del cúmulo SMACS-J0723.3-7327 con un nivel de detalle sin precedentes.

Nueva era para estudiar la luz intracumular con el Webb

Las imágenes obtenidas con el Webb del centro de este cúmulo son dos veces más profundas que otras anteriores tomadas por el telescopio espacial Hubble. "En este estudio demostramos el gran potencial del James Webb para poder observar algo tan débil", destaca Montes, "y esto nos va a permitir estudiar cúmulos de galaxias más lejanos y con mucho más detalle".

Para poder analizar esta luz "fantasmal" extremadamente débil, además de necesitar las capacidades de observación del nuevo telescopio espacial, los autores han desarrollado técnicas mejoradas de análisis. "De este trabajo destaca el procesado que se ha hecho para conseguir estudiar la luz intracumular, una estructura débil y extendida, y que es totalmente necesario para evitar sesgos en nuestras mediciones", señala la investigadora.

Los resultados demuestran el potencial que tiene la luz intracumular para estudiar y comprender los procesos que intervienen en la formación de estructuras tan masivas como los cúmulos de galaxias.

"Analizando esta luz difusa encontramos que las partes internas del cúmulo están siendo formadas por una fusión de galaxias masivas, mientras que las partes externas son debidas a la acreción de galaxias similares a nuestra Vía Láctea", apunta Montes.

Pistas sobre la materia oscura

Además de ofrecer nuevos datos sobre la formación de los cúmulos de galaxias, estas observaciones también proporcionan pistas sobre las propiedades de un misterioso componente de nuestro universo: la materia oscura, que constituye aproximadamente un cuarto de la que hay en el cosmos.

Las estrellas que emiten la luz intracumular siguen el campo gravitatorio del cúmulo, lo que convierte a este tipo de luz en un trazador excelente de la distribución de materia oscura.

"El JWST nos permitirá caracterizar con una precisión sin precedentes la distribución de materia oscura en estas estructuras gigantescas y arrojar luz sobre su naturaleza última", concluye Trujillo.