Los astrónomos se sorprendieron al encontrar una galaxia que carece de una pieza invisible pero esencial: la materia oscura.
Materia oscura, la misteriosa sustancia teórica que compone 27 por ciento de nuestro universo y no emite luz, ejerce una atracción gravitacional sobre la materia regular. En la imagen actual de los científicos sobre cómo nace una galaxia, la materia oscura es esencial porque su atracción crea una base sobre la que se forman las galaxias.
“En nuestra comprensión actual de la formación y evolución de galaxias, las galaxias se forman en el centro de halos de materia oscura muy masivos”, dice Pavel Mancera Piña, astrónomo de la Universidad de Groningen y el Instituto Holandés de Radioastronomía (ASTRON) quien lideró un proyecto reciente estudiando una galaxia “ultradifusa” denominada AGC 114905, que se publicará en la revista científica Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society
Por eso fue tan sorprendente cuando Mancera Piña y su equipo encontraron una galaxia que creen que podría haberse formado sin materia oscura.
Durante los últimos años ha estado estudiando las llamadas galaxias ultradifusas. Estas galaxias, aunque tienen aproximadamente el mismo tamaño que la Vía Láctea, tienen solo una milésima parte de las estrellas. Las galaxias tendidas son más débiles, por lo que los astrónomos no habían podido observar muchas de ellas hasta los avances recientes en la tecnología de los telescopios, dice. Pero los expertos aún no saben cómo se forman estas galaxias, que tienen mucha menos masa que las galaxias típicas.
La masa en una galaxia es una combinación de sus estrellas y gas, que los científicos pueden ver, pero también su materia oscura, que no pueden. Los astrónomos saben que cuanta más masa haya en el centro de una galaxia, más rápido debería girar. Pero la mayoría de las galaxias observadas giran demasiado rápido para su peso aparente.
Aquí es donde entra la materia oscura: la materia oscura aumenta el peso de una galaxia sin ser visible para la observación directa del telescopio. Sabiendo esto, los astrónomos están acostumbrados a ver galaxias que giran más rápido de lo esperado debido a la influencia de la materia oscura.
Si puede medir la pesadez de las estrellas y el gas de una galaxia con telescopios, y compararla con la masa total de la galaxia medida por la velocidad a la que gira, la diferencia en esos números le dirá cuánta materia oscura hay en una galaxia. . El equipo hizo esto para AGC 114905. Para su sorpresa, encontraron que el movimiento de la galaxia podía explicarse solo con la materia regular.
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El equipo intentó modelar cómo se comportaría en esta galaxia la disposición más común de materia oscura en una galaxia, conocida como “halo de materia oscura fría”, dice Mancera Piña. Pero la simulación de las formas típicas de los halos de materia oscura no produjo los mismos resultados que las observaciones del mundo real, lo que proporciona más evidencia de que AGC 114905 podría existir sin materia oscura.
Los científicos han detectado un puñado de otras galaxias con poca o ninguna materia oscura, pero ninguna tiene datos tan convincentes, dice Mancera Piña. “Creo que los resultados muestran que se pueden tener galaxias sin materia oscura”.
Los científicos realmente conocen otro tipo de galaxia sin materia oscura, una que se forma a partir de la interacción de las mareas de dos galaxias, dice Ignacio Trujillo, astrónomo del Instituto de Astrofísica de Canarias en España, que ha estudiado galaxias con poca materia oscura y no participó en el estudio. La fuerza de marea de una galaxia vecina puede quitar la materia oscura de una galaxia, lo que explica cómo algunas galaxias aún podrían formarse con materia oscura, pero terminar sin ninguna.
Dos de los candidatos sólidos anteriores para la materia oscura que carecen de galaxias son Dragonfly 2 y Dragonfly 4, dice Trujillo. En su opinión, una de esas determinaciones se basó en suposiciones erróneas sobre la galaxia. Mientras tanto, la otra galaxia está “siendo destruida por las mareas de un vecino”, dice. La galaxia en este nuevo estudio, sin embargo, se caracterizó mejor en términos de su distancia de nosotros y velocidad de rotación y parece aislada, por lo que parece poco probable que una galaxia vecina pudiera haber robado su materia oscura.
“El estudio es muy serio, muy bien hecho”, dice Trujillo, y está de acuerdo en que esta galaxia es una candidata muy fuerte para nunca haber tenido materia oscura.
Pero en cuanto a si este descubrimiento cambiará la forma en que los científicos piensan sobre la materia oscura y la formación de galaxias, no es el final de la historia, dice. Está esperando proyectos de seguimiento que puedan analizar más de cerca esta galaxia, similar a los estudios exhaustivos ya completados para otras posibles galaxias.
Sin embargo, los descubrimientos que parecen entrar en conflicto con la ciencia establecida son buenos, señala Trujillo. Debido a que impulsan nuevos experimentos y teorías, dice, “es absolutamente genial encontrar cosas raras”.