La materia oscura es muy difícil de estudiar. Es esencialmente invisible para los astrónomos, ya que no se puede ver directamente. En consecuencia, los astrónomos confían en efectos como la lente gravitacional de la luz para mapear su presencia en el universo. Ese método funciona bien para otras galaxias, pero no tanto para la nuestra. Para mapear la materia oscura en la Vía Láctea, nos basamos principalmente en los movimientos de las estrellas en nuestra galaxia. Dado que la materia oscura atrae la materia normal gravitacionalmente, el método funciona bien para áreas de la galaxia donde hay estrellas. Desafortunadamente, la mayoría de las estrellas se encuentran a lo largo del plano galáctico, lo que dificulta el mapeo de la materia oscura por encima y por debajo de ese plano. Pero un estudio reciente propone una forma de mapear más materia oscura de nuestra galaxia utilizando estrellas fuera de control.

La mayoría de las estrellas de la Vía Láctea están ligadas gravitacionalmente. Esto significa que pasarán toda su vida en la Vía Láctea. Pueden acelerar alrededor de la galaxia, orbitando el centro galáctico como nuestro Sol, pero no se mueven lo suficientemente rápido como para escapar de la atracción gravitacional de la galaxia. Pero algunas estrellas tienen suficiente velocidad para escapar. Se les conoce como estrellas fugitivas o estrellas de hipervelocidad. Ya sea a través de un encuentro cercano con un agujero negro, o quizás una supernova, han ganado una velocidad tremenda y están en camino de dejar la Vía Láctea. Afortunadamente para este último estudio, las estrellas de hipervelocidad suelen tener un camino que las aleja del plano galáctico. Entonces podemos estudiar cómo les afecta la materia oscura para mapear la materia oscura en nuestra galaxia.

Creemos que la materia oscura rodea a la Vía Láctea en un halo. Crédito: L Jaramillo y O Macias, Virginia Tech

Sin embargo, hay una condición. La velocidad de cada estrella de hipervelocidad depende principalmente de la interacción que les dio el impulso. No podemos simplemente mirar una estrella y decir que cuanto más rápido se mueve, menos materia oscura está cerca. En cambio, el equipo analizó la distribución de velocidades y direcciones de hipervelocidad para dar una visión estadística de la materia oscura. Entonces, si las estrellas de hipervelocidad «estadísticamente» tienden a moverse más lentamente en una dirección particular, eso puede indicarnos la distribución de la materia oscura.

Desafortunadamente, solo hay un par de docenas de estrellas de hipervelocidad conocidas, lo cual no es suficiente para hacer un buen mapa de materia oscura. Entonces, el equipo creó una muestra simulada de estrellas de hipervelocidad en función de si la materia oscura rodea la Vía Láctea en una esfera, un elipsoide aplanado y otras formas. Descubrieron que las muestras que tenemos actualmente son consistentes con una distribución simétrica de materia oscura (esfera o elipsoide) y que la forma podría precisarse aún más con una muestra de solo 400 a 800 estrellas de hipervelocidad. Eso es mucho más de lo que tenemos actualmente, pero los nuevos telescopios y estudios del cielo deberían detectar esa cantidad en el futuro.

Las estrellas de hipervelocidad no son la única herramienta que tenemos para mapear la materia oscura en la galaxia, pero como muestra este estudio, pueden ser una herramienta poderosa. Nos da más motivación para encontrar y rastrear estas estrellas veloces. Es posible que solo tengan una lección más que enseñarnos antes de dejar la Vía Láctea para siempre.

Referencia: Gallo, Arianna, et al. “Probing the shape of the Milky Way dark matter halo with hypervelocity stars: a new method.” arXiv preprint arXiv:2111.09657 (2021).

Artículo con fines divulgativos basado en el artículo original en Inglés.
Créditos: Brian Koberlein, 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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