Resuelto el misterio de la «Vía Láctea» hecha de materia oscura



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¿De dónde venimos? ¿Cómo se formó el universo? Una forma de responder a estas grandes preguntas es estudiar cómo se formaron las galaxias, como la Vía Láctea, que pueblan el espacio en miles de millones. Después de muchas décadas de observaciones y teorías, se cree que una masa invisible y desconocida conocida como materia oscura, actuó como una especie de semilla para las galaxias. Esta masa creó «pozos gravitacionales» parecidos a filamentos en los que el gas del Big Bang se concentró y permitió la formación de estrellas, galaxias y agujeros negros. Por tanto, sin esa materia oscura, la materia visible estaría dispersa, de forma homogénea en todas las direcciones, y no habría estrellas, planetas ni nada más que encontremos en su superficie.

Esta idea de que la materia oscura es una verdadera semilla cosmológica tiene muchos márgenes y plantea muchas preguntas (quizás la más importante sea de qué está hecha esta materia oscura). Por lo tanto, los científicos están buscando galaxias y fenómenos que no se ajusten a lo que se espera para avanzar en el conocimiento. Es en este contexto como en 2016 un grupo de astrónomos afirmó habiendo encontrado una pequeña galaxia, llamada Dragonfly 44 (DF44), ubicada a 330 millones de años luz de distancia y caracterizada por una cantidad desproporcionada de materia oscura. Mientras que otras galaxias similares tienen un gramo de materia visible (gas, polvo y estrellas) por cada 200 o 300 gramos de materia oscura, esta tenía, según el equipo dirigido por Pieter van Dokkum, 1 gramo por cada 10.000 gramos de materia oscura. Así nació la galaxia compuesta en un 99,99% de materia oscura.

Esta semana, un equipo internacional de astrónomos, liderado por el Instituto Astronómico Kapteyn de la Universidad de Groningen (Holanda), con la participación del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y la Universidad de La Laguna (ULL), publicó un artículo que descartaba que Dragonfly 44 tuviera tanta materia oscura. Su investigación fue publicada en la revista « Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society»(MNRAS). Al mismo tiempo, investigadores de la Universidad de Harvard (EE.UU.) también llegaron a la misma conclusión a través de otras medidas.

El misterio de la galaxia de materia oscura

«Desde 2015, Dragonfly 44 ha traído algunos avisos», dijo a Alicantur Noticias. Ignacio Trujillo, Investigadora del IAC y coautora del artículo. “Para sorpresa de sus descubridores (liderados por Pieter van Dokkum), Dragonfly 44 es una galaxia con muy pocas estrellas y baja luminosidad, pero muy grande, muy similar a la Vía Láctea”, continuó.

Imagen de la libélula 44. Muchas de sus características sugieren que tiene una cantidad desproporcionada de materia oscura.  Nuevas observaciones lo excluyeron
Imagen de la libélula 44. Muchas de sus características sugieren que tiene una cantidad desproporcionada de materia oscura. Nuevas observaciones lo excluyeron

«Intrigados, los investigadores midieron la velocidad a la que se mueven sus estrellas y el número de cúmulos», añadió. «Sus resultados indicaron que contenía mucha materia oscura.: tanto como la Vía Láctea, aunque tiene 100 millones de estrellas, y la Vía Láctea por lo menos cien mil millones. La libélula se convirtió entonces en una «Vía Láctea oscura» completa o transparente.

Los diferentes tipos de galaxias

En el «espacio» arriba hay galaxias de muchas formas: espirales (como la Vía Láctea), elípticas o irregulares. Más lejos, hay galaxias de varios tamaños: algunas inmensas, de nuevo, como nuestra propia galaxia, y una gran mayoría de galaxias más pequeñas. Además, también hay galaxias ultradifusas, donde las estrellas parecen estar más dispersas de lo habitual, como Dragonfly 44.

También, cada uno de estos tipos de galaxias por lo general tienen un proporción más o menos comparable de materia oscura con respecto a la materia visible, lo que coincide con la idea de que la materia oscura es la «semilla» que permite la formación de galaxias y estrellas. Por ejemplo, la Vía Láctea tiene un gramo de materia visible (gas, polvo o estrellas) por cada 10 gramos de materia oscura, mientras que las galaxias enanas pueden tener un gramo por cada 200 o 300 de materia oscura.

Tipos de galaxias según la clasificación de Hubble
Tipos de galaxias según la clasificación de Hubble

Los resultados del equipo de Pieter van Dokkum sugirieron en 2016 que Dragonfly 44 era una «extraña» porque, a pesar de ser una galaxia enana (y ultradifusa), tenía tanta materia oscura como la Vía Láctea. Por este motivo, surgieron de inmediato varias preguntas: ¿Por qué una galaxia tan pequeña puede acumular tanta materia oscura, además de tener muy pocas estrellas y estar muy dispersas? ¿Dragonfly 44 esconde algo fundamental sobre la materia oscura y ¿cómo actúa como semilla para la formación de galaxias?

Estas preguntas son muy interesantes para la ciencia, pero para hacerlas, primero debes preguntarte otra: ¿Dragonfly 44 es realmente una galaxia «extraña», con tanta materia oscura?

El primer paso, verifique las observaciones.

Astrónomos de la Universidad de Groningen, la Universidad de La Laguna y el IAC observaron los cálculos realizados por los descubridores de Dragonfly 44 y examinaron una cifra que se consideró en 2016 como evidencia de que tiene mucha materia oscura: su número máximo de cúmulos globulares.

Estos cúmulos son esferas en las que se concentra una gran cantidad de estrellas y que se forman cuando chocan grandes masas de gas. Lo interesante es que yEl número de cúmulos en una galaxia suele ser proporcional a la cantidad de materia oscura. que tiene.

El cúmulo globular Messier 80, a 30.000 años luz del Sol y con cientos de miles de estrellas
El cúmulo globular Messier 80, a 30.000 años luz del Sol y con cientos de miles de estrellas – NASA, Hubble Heritage Team, STScI, AURA

En 2016 se concluyó que Dragonfly 44 tiene alrededor de 80 o 100 cúmulos globulares, cuando las galaxias de este tamaño suelen tener de 20 a 30. Ahora, los autores concluyeron que esta galaxia tiene alrededor de 20 cúmulos. Esto lo sugiere Dragonfly 44 no es una galaxia extraña y en realidad no tiene mucha materia oscura: Logra una proporción de un gramo de materia visible por cada 300 gramos de materia oscura y no uno entre 100.000 como sugirieron los autores en 2016.

Al mismo tiempo, Ákos Bogdán, investigador de la Universidad de Harvard, recientemente publicó un artículo donde también descartó que Dragonfly 44 tuviera tanta materia oscura, luego de buscar la radiación que emitiría si tuviera tantos cúmulos globulares como se afirma.

Una galaxia no tan extraña

«El hecho de que encontremos solo 20 cúmulos en nuestro trabajo, en comparación con los 80 que se dice que existen, reduce drásticamente la cantidad de materia oscura que se cree que tiene la galaxia», explicó Ignacio Trujillo.

«Dragonfly 44 ha sido una anomalía todos estos años esto no se puede explicar con los modelos de formación galáctica existentes «, dijo Teymoor Saifollahi, investigador del Instituto Astronómico Kapteyn y autor principal del estudio, en un comunicado.» Ahora sabemos que los resultados anteriores eran incorrectos y que DF 44 no lo es extraordinario. Tiempo de seguir adelante«.

“Nuestro trabajo muestra que esta galaxia no es tan única o inusual. De esta manera, el modelo de formación galáctica es capaz de explicarlo sin necesidad de modificarlo ”, dijo Michael A. Beasley, también investigador del IAC y coautor del artículo.

¿Por qué es difícil estudiar Dragonfly 44?

Para comprender por qué ha habido tantas discrepancias, debemos comprender que las galaxias ultradifusas son muy débiles (de 10 a 100 veces más débiles que el cielo más oscuro posible de la Tierra), por lo que requieren herramientas muy poderosas y no son muy conocidas. Además, para medir el número de cúmulos globulares que tienen, fundamental para estimar su cantidad de materia oscura, es necesario poder distinguirlos de las propias estrellas de la Vía Láctea, que se encuentran entre ellos y nosotros.

Esto se logra por probabilidad y no se puede determinar con precisión, por lo que en 2016 y ahora los científicos han elaborado estimaciones tan diferentes para el número de cúmulos globulares de Dragonfly 44.

El problema de la materia oscura todavía está en el aire. La evidencia fundamental que indica esto hay algo invisible ahí afuera que genera gravedad Es que las estrellas y las galaxias se mueven mucho más rápido de lo que deberían, si tan solo experimentaran la atracción de la materia visible, formada por estrellas, gas y polvo.

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