Crédito de la imagen: ESA / Hubble & NASA, O. Graur; Reconocimiento: L. Shatz

Uno de los mayores misterios cosmológicos a los que se enfrentan los astrofísicos hoy en día es la materia oscura. Desde la década de 1960, los científicos han postulado que esta masa invisible representa la mayor parte de la materia del Universo. Si bien todavía hay muchas preguntas sin resolver al respecto, es decir, ¿de qué está compuesto? ¿Cómo lo detectamos? ¿Qué evidencia hay más allá de la detección indirecta? – Hemos logrado aprender algunas cosas al respecto a lo largo del tiempo.

Por ejemplo, los astrofísicos han observado que la Materia Oscura desempeñó un papel vital en la formación de las galaxias y es responsable de mantenerlas unidas gravitacionalmente. Sin embargo, cuando un equipo internacional de astrónomos observó la galaxia ultradifusa AGC 114905, no encontraron ninguna evidencia de materia oscura. Si estas observaciones son precisas, este descubrimiento podría obligar a los científicos a reevaluar sus modelos cosmológicos y la forma en que miramos el Universo.

El equipo de investigación fue dirigido por investigadores del Instituto Astronómico Kapteyn de la Universidad de Groningen y del Instituto Holandés de Radioastronomía (ASTRON). A ellos se unieron astrónomos y cosmólogos de la Universidad de Durham, la Universidad de Valparaíso y la Universidad de Illinois. Los resultados de su investigación fueron aceptados para su publicación y aparecerán en los Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society.

Como explicó el equipo en un estudio anterior, el camino hacia este descubrimiento comenzó cuando Pavel Mancera Piña, un estudiante de doctorado de la Universidad de Groningen y ASTRON y autor principal de ambos artículos, y sus colegas observaron seis galaxias que parecían tener poca o ninguna materia oscura. Estos hallazgos contradecían las teorías predominantes sobre la materia oscura, que establecen que todas las galaxias (especialmente las galaxias enanas ultradifusas) no podrían existir sin la materia oscura que las mantenga unidas.

Piña y sus colegas recibieron instrucciones de volver a tomar sus medidas y utilizaron el Very Large Array (VLA) en Nuevo México para realizar una campaña de observación de una galaxia en particular. Se trataba de AGC 114905, una galaxia enana ultradifusa y rica en gas ubicada a unos 250 millones de años luz de distancia en la constelación de Piscis. Esta designación se refiere al hecho de que es una galaxia de baja luminosidad con muchas menos estrellas que galaxias como la nuestra (a pesar de ser comparable en tamaño).

Durante esta campaña, el equipo recopiló datos sobre la rotación del gas en AGC 114905 durante 40 horas entre julio y octubre de 2020. Luego hicieron un gráfico que mostraba la distancia del gas desde el centro de la galaxia (eje x) y el velocidad de rotación del gas (eje y), que es una forma estándar de revelar la influencia de la materia oscura. Este gráfico mostró que la presencia de materia normal por sí sola podría explicar los movimientos del gas en AGC 114905.

Como explicó Piña en un comunicado de prensa reciente de la Real Sociedad Astronómica:

“Esto es, por supuesto, lo que pensamos y esperábamos porque confirma nuestras mediciones anteriores. 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 teoría y observación es cada vez mayor «.

Simulación de materia oscura y gas. Créditos: Colaboración Illustris (CC BY-SA 4.0)

Como indican Piña y sus colegas en su estudio, existen varias explicaciones posibles para la falta de materia oscura. Para empezar, AGC 114905 puede haber sido despojada de su materia oscura a través de la interacción de las mareas con grandes galaxias vecinas. También ajustaron los parámetros del modelo cosmológico Lamba-Cold Dark Matter (? CDM) y alternaron teorías a la Relatividad General para obtener valores consistentes con sus observaciones. Pero como explicó Piña, nada de eso funcionó:

“Pero no hay ninguno. 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 «.

Otra posibilidad que consideraron fue que sus estimaciones del ángulo estimado en el que estaban observando la galaxia estaban fuera de lugar (lo que habría alterado considerablemente sus conclusiones). Pero Tom Oosterloo (investigador de ASTRON y coautor del artículo) indicó que ese ángulo tendría que «desviarse mucho de nuestra estimación antes de que haya espacio para la materia oscura nuevamente».

Esta no es la primera vez que los astrónomos observaron una galaxia que parecía tener poca o ninguna materia oscura. En 2018, un equipo de astrónomos estadounidenses y canadienses dirigido por Pieter van Dokkum (profesor de astronomía de la familia Sol Goldman en Yale) descubrió una galaxia ultradifusa (NGC1052 – DF2) que estaba igualmente desprovista de materia oscura. Las técnicas y mediciones empleadas por Piña y sus colegas proporcionaron resultados más sólidos.

Imagen del Hubble de NGC 1052-DF2, una galaxia ultradifusa que parece tener poca o ninguna materia oscura. Crédito: NASA / ESA / P. van Dokkum (Universidad de Yale)

En un futuro próximo, Piña y sus colegas examinarán en detalle otra galaxia enana ultradifusa. Si nuevamente no encuentran rastros de Materia Oscura, confirmarán que hay galaxias que desafían el modelo ?CDM. Esta podría ser una buena noticia, ya que aplicará nuevas restricciones a la Materia Oscura y su papel en la evolución galáctica y cósmica. Después de todo, la mayoría de los principales avances de la historia se produjeron cuando los resultados experimentales contradecían los modelos establecidos.

Parafraseando a Isaac Asimov, la frase más emocionante para escuchar en la ciencia no es «Eureka», sino «Eso es divertido …».

Artículo con fines divulgativos basado en el artículo original en Inglés.
Créditos: Matt Williams, Universe Today
Salvo indicación contraria este trabajo está licenciado por el autor bajo la licencia International Creative Commons Attribution 4.0

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