Durante la década de 1970, mientras investigaban galaxias distantes para determinar su masa, tamaño y otras características, los astrónomos notaron algo interesante. Al examinar la velocidad a la que rotaban estas galaxias (sus curvas rotacionales), descubrieron que las partes externas rotaban más rápido de lo esperado. En resumen, su comportamiento sugería que eran mucho más masivas de lo que parecían. Esto condujo a la teoría de que, además de estrellas, gas y polvo, las galaxias estaban rodeadas por un “halo” de masa misteriosa e invisible, lo que llegó a conocerse como materia oscura (MD).
Fue la famosa astrónoma Vera C. Rubin, en cuyo honor se bautizó el Observatorio Vera C. Rubin (antes LSST), quien propuso por primera vez que la DM desempeñaba un papel importante en la evolución galáctica. Desde entonces, los astrónomos han teorizado que los halos de DM deben haber existido poco después del Big Bang y fueron fundamentales para la formación de las primeras galaxias. En un estudio reciente, un equipo internacional examinó las regiones centrales de dos galaxias que existieron hace 13 mil millones de años. Sus observaciones confirmaron que la DM dominaba los halos de estos cuásares, lo que ofrece una nueva perspectiva sobre la evolución de las galaxias en el Universo primitivo.
El equipo de investigación estuvo dirigido por Qinyue Fei, estudiante de posgrado e investigador visitante de la Universidad de Pekín, y sus colegas del Instituto Kavli de Física y Matemáticas del Universo (Kavli IPMU) de la Universidad de Tokio. A ellos se unieron investigadores del Instituto Kavli de Astronomía y Astrofísica de la Universidad de Pekín (KIAA-PKU), el Centro de Ciencias Astrofísicas de la Universidad John Hopkin, el Instituto Kavli de Cosmología de Cambridge (KICC), varios observatorios y universidades. Su estudio fue publicado el 5 de febrero en The Astrophysical Journal.
Utilizando datos del Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), el equipo pudo visualizar la línea de emisión de carbono ionizado (C II) en dos galaxias ubicadas a 13 mil millones de años luz de distancia. Al igual que la “línea de hidrógeno” (H I), se refiere a la línea espectral creada por la transición del carbono elemental al carbono ionizado. De esta manera, pudieron estudiar la dinámica de los gases dentro de los núcleos galácticos activos (AGN, o cuásares) de estas galaxias muy tempranas. La naturaleza activa de estas galaxias indica que tienen agujeros negros supermasivos (SMBH, por sus siglas en inglés) en sus centros.
Luego emplearon numerosos modelos para determinar la velocidad de los gases (no paramétricos) y la distribución de masa (paramétrica) de las galaxias. Esto fue asistido por DysmalPy y 3DBarolo, dos herramientas de software diseñadas específicamente para medir las curvas de rotación de las galaxias. Según sus resultados, que capturaron las curvas de rotación desde las regiones internas hasta las externas, la materia oscura representaba aproximadamente el 60% de estas galaxias tempranas. “Vera Rubin proporcionó la primera evidencia de materia oscura utilizando las curvas de rotación de galaxias locales cercanas. Estamos utilizando la misma técnica, pero ahora en el universo temprano”, dijo John D. Silverman, profesor de Kavli IPMU (y coautor del estudio).
Curiosamente, estudios previos de galaxias en el universo temprano revelaron una fracción de masa baja de materia oscura en sus afueras. Sin embargo, los datos obtenidos por Fei y sus colegas mostraron una curva de rotación plana, similar a las galaxias de disco masivas observadas en el universo local. Los hallazgos del equipo arrojan luz sobre la intrincada relación entre la materia oscura y los SMBH y ofrecen pistas cruciales sobre cómo evolucionaron las galaxias desde el universo temprano hasta lo que observamos hoy.
Artículo con fines divulgativos basado en el artículo original en Inglés.
Créditos: Matt Williams, Universe Today
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