Durante el \u00faltimo a\u00f1o y medio, el Telescopio Espacial James Webb ha proporcionado im\u00e1genes asombrosas de galaxias distantes formadas poco despu\u00e9s del Big Bang, brindando a los cient\u00edficos sus primeros vislumbres del universo naciente. Ahora, un grupo de astrof\u00edsicos ha subido la apuesta: encontrar las galaxias m\u00e1s peque\u00f1as y brillantes cerca del comienzo del tiempo, o los cient\u00edficos tendr\u00e1n que repensar totalmente sus teor\u00edas sobre la materia oscura.<\/p>\n\n\n\n
El equipo, dirigido por astrof\u00edsicos de la UCLA, realiz\u00f3 simulaciones que rastrean la formaci\u00f3n de peque\u00f1as galaxias despu\u00e9s del Big Bang e incluyeron, por primera vez, interacciones previamente ignoradas entre el gas y la materia oscura. Descubrieron que las galaxias creadas son muy peque\u00f1as, mucho m\u00e1s brillantes y se forman m\u00e1s r\u00e1pidamente que en las simulaciones t\u00edpicas que no tienen en cuenta estas interacciones, sino que revelan galaxias mucho m\u00e1s d\u00e9biles.<\/p>\n\n\n\n
Las galaxias peque\u00f1as, tambi\u00e9n llamadas galaxias enanas, est\u00e1n presentes en todo el universo y, a menudo, se piensa que representan el tipo de galaxia m\u00e1s antiguo. Por ello, las galaxias peque\u00f1as resultan especialmente interesantes para los cient\u00edficos que estudian los or\u00edgenes del universo. Pero las peque\u00f1as galaxias que encuentran no siempre coinciden con lo que creen que deber\u00edan encontrar. Los m\u00e1s cercanos a la V\u00eda L\u00e1ctea giran m\u00e1s r\u00e1pido o no son tan densos como en las simulaciones, lo que indica que los modelos podr\u00edan haber omitido algo, como estas interacciones gas-materia oscura.<\/p>\n\n\n\n
La nueva investigaci\u00f3n, publicada en The Astrophysical Journal Letters, mejora las simulaciones a\u00f1adiendo interacciones de la materia oscura con el gas y descubre que estas galaxias d\u00e9biles pueden haber sido mucho m\u00e1s brillantes de lo esperado en las primeras etapas de la historia del universo, cuando apenas comenzaban a formarse. Los autores sugieren que los cient\u00edficos deber\u00edan intentar encontrar galaxias peque\u00f1as que sean mucho m\u00e1s brillantes de lo esperado utilizando telescopios como el telescopio Webb. Si s\u00f3lo encuentran los m\u00e1s d\u00e9biles, entonces algunas de sus ideas sobre la materia oscura podr\u00edan estar equivocadas.<\/p>\n\n\n\n
La materia oscura es un tipo de materia hipot\u00e9tica que no interact\u00faa con el electromagnetismo ni con la luz. Por tanto, es imposible observar mediante \u00f3ptica, electricidad o magnetismo. Pero la materia oscura interact\u00faa con la gravedad, y su presencia se ha inferido de los efectos gravitacionales que tiene sobre la materia ordinaria, la materia que constituye todo el universo observable. Aunque se cree que el 84% de la materia del universo est\u00e1 compuesta de materia oscura, nunca se ha detectado directamente.<\/p>\n\n\n\n
Todas las galaxias est\u00e1n rodeadas por un vasto halo de materia oscura y los cient\u00edficos creen que la materia oscura fue esencial para su formaci\u00f3n. El “modelo cosmol\u00f3gico est\u00e1ndar” que utilizan los astrof\u00edsicos para comprender la formaci\u00f3n de galaxias describe c\u00f3mo los grupos de materia oscura en el universo primitivo atrajeron materia ordinaria a trav\u00e9s de la gravedad, provocando la formaci\u00f3n de estrellas y creando las galaxias que vemos hoy. Dado que se cree que la mayor\u00eda de las part\u00edculas de materia oscura (llamada materia oscura fr\u00eda) se mueven mucho m\u00e1s lentamente que la velocidad de la luz, este proceso de acumulaci\u00f3n habr\u00eda ocurrido gradualmente.<\/p>\n\n\n\n
Pero hace m\u00e1s de 13 mil millones de a\u00f1os, antes de la formaci\u00f3n de las primeras galaxias, la materia ordinaria, compuesta de hidr\u00f3geno y helio gaseoso del Big Bang, y la materia oscura se mov\u00edan entre s\u00ed. El gas fluy\u00f3 a velocidades supers\u00f3nicas a trav\u00e9s de densos matorrales de materia oscura que se mov\u00eda m\u00e1s lentamente y que deber\u00edan haberlo atra\u00eddo para formar galaxias.<\/p>\n\n\n\n
“De hecho, en los modelos que no tienen en cuenta la transmisi\u00f3n, esto es exactamente lo que sucede”, dijo Claire Williams, estudiante de doctorado de UCLA y primera autora del art\u00edculo. “El gas es atra\u00eddo por la atracci\u00f3n gravitacional de la materia oscura, forma grupos y nudos tan densos que puede producirse la fusi\u00f3n del hidr\u00f3geno y, por tanto, forma estrellas como nuestro sol”.<\/p>\n\n\n\n
Pero Williams y los coautores del equipo del Proyecto Supers\u00f3nico, un grupo de astrof\u00edsicos de Estados Unidos, Italia y Jap\u00f3n dirigidos por el profesor de f\u00edsica y astronom\u00eda de la UCLA, Smadar Naoz, descubrieron que si sumaban el efecto de flujo de diferentes velocidades entre la materia oscura y la ordinaria a las simulaciones, el gas aterriz\u00f3 lejos de la materia oscura y se le impidi\u00f3 formar estrellas de inmediato. Cuando el gas acumulado volvi\u00f3 a caer en la galaxia millones de a\u00f1os despu\u00e9s, se produjo de repente un estallido masivo de formaci\u00f3n estelar. Debido a que estas galaxias tuvieron muchas m\u00e1s estrellas j\u00f3venes, calientes y luminosas que las galaxias peque\u00f1as ordinarias durante un tiempo, brillaron mucho m\u00e1s.<\/p>\n\n\n\n
“Si bien la corriente suprimi\u00f3 la formaci\u00f3n de estrellas en las galaxias m\u00e1s peque\u00f1as, tambi\u00e9n impuls\u00f3 la formaci\u00f3n de estrellas en las galaxias enanas, haciendo que eclipsaran las zonas del universo sin corrientes”, dijo Williams.<\/p>\n\n\n\n
“Predecimos que el telescopio Webb podr\u00e1 encontrar regiones del universo donde las galaxias ser\u00e1n m\u00e1s brillantes, aumentadas por esta velocidad. El hecho de que sean tan brillantes podr\u00eda facilitar que el telescopio descubra estas peque\u00f1as galaxias, que son por lo general, extremadamente dif\u00edciles de detectar s\u00f3lo 375 millones de a\u00f1os despu\u00e9s del Big Bang”.<\/p>\n\n\n\n
Como la materia oscura es imposible de estudiar directamente, la b\u00fasqueda de manchas brillantes de galaxias en el universo primitivo podr\u00eda ofrecer una prueba eficaz para las teor\u00edas sobre la materia oscura, que hasta ahora han sido infructuosas.<\/p>\n\n\n\n
“El descubrimiento de parches de galaxias peque\u00f1as y brillantes en el universo temprano confirmar\u00eda que estamos en el camino correcto con el modelo de materia oscura fr\u00eda porque s\u00f3lo la velocidad entre dos tipos de materia puede producir el tipo de galaxia que estamos buscando”, dijo Naoz, profesor de astrof\u00edsica Howard y Astrid Preston. “Si la materia oscura no se comporta como la materia oscura fr\u00eda est\u00e1ndar y el efecto de transmisi\u00f3n no est\u00e1 presente, entonces no se encontrar\u00e1n estas galaxias enanas brillantes y tendremos que volver a la mesa de dibujo”.<\/p>\n\n\n\n