Un nuevo descubrimiento ha profundizado el misterio de las galaxias sin materia oscura. En una galaxia llamada AGC 114905, a 250 millones de años luz de distancia, los astrónomos no pudieron encontrar ningún rastro de la materia misteriosa, incluso después de 40 horas de observación detallada y análisis posterior. El resultado, que se publicará en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society y estará disponible en el servidor de preimpresión arXiv, refuerza el caso de las galaxias que carecen misteriosamente de materia oscura, aunque es vital para nuestros modelos de evolución galáctica.
“Esto es, por supuesto, lo que pensamos y esperábamos porque confirma nuestras mediciones anteriores”, dijo el astrónomo Pavel Mancera Piña de la Universidad de Groningen y ASTRON en los Países Bajos.
“Pero ahora el problema sigue siendo que la teoría predice que debe haber materia oscura en AGC 114905, pero nuestras observaciones dicen que no la hay. De hecho, la diferencia entre la teoría y la observación es cada vez mayor”.
La materia oscura es uno de los grandes misterios del Universo. No sabemos qué es porque no podemos detectarlo directamente, pero sabemos que hay algo de masa que causa una variedad de efectos en el Universo que no se pueden explicar solo por la materia normal.
Las estrellas, por ejemplo, orbitan sus galaxias con una velocidad superior a la que puede explicarse por el campo gravitacional de la materia normal. La forma en que el camino de la luz se dobla a medida que viaja a través de campos gravitacionales masivos en el espacio intergaláctico es otra.
Los astrónomos creen que la materia oscura ayuda a que se formen las galaxias. Hay una red de materia oscura invisible que se extiende por todo el Universo, y la gravedad que genera ayuda a que la materia normal se una en las galaxias. Y, según nuestros modelos, la materia oscura también ayuda a estas galaxias a permanecer juntas, una especie de agente de unión cósmico.
Pero los astrónomos han encontrado indicios de galaxias sin materia oscura en los últimos años, en contravención de cómo creemos que existe el Universo. Entonces, cuando Mancera Piña y sus colegas encontraron seis galaxias aparentemente sin materia oscura, descritas en un artículo de 2019, decidieron observarlas mucho más de cerca.
AGC 114905 es lo que llamamos una galaxia enana ultra difusa. Tiene aproximadamente el tamaño de la Vía Láctea, pero mucho, mucho menos luminosa, y contiene muchas menos estrellas, alrededor de mil veces menos. Debido a que tienen tan poca materia normal, se cree que estas galaxias deberían estar unidas por la materia oscura.
Entonces, los investigadores examinaron más de cerca el AGC 114905 utilizando el Very Large Array de NRAO en Nuevo México, obteniendo un total de 40 horas de datos de observación con una resolución espacial mucho mayor. Luego, trazaron con mucho cuidado la curva de rotación de la galaxia: la velocidad orbital de los objetos en AGC 114905, contrastada con su distancia desde el centro galáctico. Este es uno de los métodos más comunes para calcular la cantidad de materia oscura en una galaxia: los objetos que orbitan demasiado rápido se pueden explicar agregando materia oscura, y la cantidad de materia oscura influye en la velocidad orbital adicional.
Pero la curva de rotación de AGC 114905 no requiere la presencia de materia oscura. Puede explicarse simplemente por la cantidad de materia normal. Esto significa que la cantidad de materia oscura en la galaxia parece ser insignificante.
Y esto plantea un problema porque ninguna de las explicaciones de la falta de materia oscura parece encajar. Una explicación, por ejemplo, sería si una galaxia masiva cercana hubiera despojado a AGC 114905 de su materia oscura, como parece ser el caso de otra galaxia difusa descubierta que no tiene materia oscura, DF4.
“Pero no hay ninguno”, dijo Mancera Piña. “Y en el marco de formación de galaxias más reputado, el llamado modelo de materia oscura fría, tendríamos que introducir valores de parámetros extremos que están mucho más allá del rango habitual. Además, con la dinámica newtoniana modificada, una teoría alternativa a la materia oscura fría, no podemos reproducir los movimientos del gas dentro de la galaxia”.
En el caso de otras galaxias con cantidades anormales de materia oscura, podría ser que simplemente hayamos calculado mal las distancias. Pero la distancia a AGC 114905, dijeron los investigadores, está bien limitada.
Los investigadores admiten que es posible que el ángulo de observación estimado esté fuera de lugar; eso podría explicar la aparente falta de materia oscura. Pero tendría que estar fuera de lugar, dijeron, por un margen bastante grande.
Además, las seis galaxias de sus estudios iniciales mostraron un comportamiento similar, en un rango de inclinaciones diferentes. Esto sugiere que el comportamiento no es el resultado de un error sistemático, dijeron. Actualmente están llevando a cabo un seguimiento detallado de una segunda galaxia ultradifusa para intentar llegar al fondo de la misma. Si se confirman, sus hallazgos podrían tener implicaciones muy interesantes para nuestra comprensión de la evolución galáctica.
“Hemos reforzado y aclarado los resultados anteriores sobre la naturaleza y la sorprendente dinámica de las galaxias ultradifusas ricas en gas. Sin embargo, su origen y vías evolutivas precisas siguen siendo en gran parte un misterio”, escribieron los investigadores en su artículo.
El presente trabajo también ha demostrado que las galaxias ultradifusas ricas en gas son una población prometedora para estudiar la materia oscura, ya que potencialmente pueden proporcionar pistas reveladoras para comprender su naturaleza”.
La investigación debe aparecer en los Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society y está disponible en arXiv.
Fuente: Science Alert.
