Científicos descubren cómo pueden existir galaxias sin materia oscura


En un nuevo estudio de Nature Astronomy, un equipo internacional dirigido por astrofísicos de la Universidad de California, Irvine y Pomona College informa cómo, cuando las galaxias pequeñas chocan con las más grandes, las galaxias más grandes pueden despojar a las galaxias más pequeñas de su materia oscura, materia que nosotros no puede ver directamente, pero que los astrofísicos creen que debe existir porque, sin sus efectos gravitacionales, no podrían explicar cosas como los movimientos de las estrellas de una galaxia.

Distribución de materia oscura en un grupo de galaxias simulado, con áreas más brillantes que muestran concentraciones más altas de materia oscura. Los círculos muestran imágenes en primer plano de la luz estelar asociada con dos galaxias que carecen de materia oscura. Si estas galaxias tuvieran materia oscura, aparecerían como regiones brillantes en la imagen principal. Moreno et al.

Es un mecanismo que tiene el potencial de explicar cómo las galaxias podrían existir sin materia oscura, algo que alguna vez se pensó imposible.

Comenzó en 2018 cuando los astrofísicos Shany Danieli y Pieter van Dokkum de la Universidad de Princeton y la Universidad de Yale observaron dos galaxias que parecían existir sin la mayor parte de su materia oscura.

«Esperábamos grandes fracciones de materia oscura», dijo Danieli, coautor del último estudio. «Fue bastante sorprendente, y mucha suerte, sinceramente».

El hallazgo afortunado, del que van Dokkum y Danieli informaron en un artículo de Nature en 2018 y en un artículo de Astrophysical Journal Letters en 2020, puso en crisis el paradigma de las galaxias que necesitan materia oscura, lo que podría alterar lo que los astrofísicos habían llegado a ver como un problema. modelo estándar de cómo funcionan las galaxias.

«Se ha establecido durante los últimos 40 años que las galaxias tienen materia oscura», dijo Jorge Moreno, profesor de astronomía en Pomona College, quien es el autor principal del nuevo artículo. «En particular, las galaxias de baja masa tienden a tener fracciones de materia oscura significativamente más altas, lo que hace que el hallazgo de Danieli sea bastante sorprendente. Para muchos de nosotros, esto significaba que nuestra comprensión actual de cómo la materia oscura ayuda al crecimiento de las galaxias necesitaba una revisión urgente».

El equipo ejecutó modelos de computadora que simularon la evolución de una parte del universo, una de unos 60 millones de años luz de diámetro, comenzando poco después del Big Bang y continuando hasta el presente.

El equipo encontró siete galaxias desprovistas de materia oscura. Después de varias colisiones con galaxias vecinas 1000 veces más masivas, fueron despojadas de la mayor parte de su material, dejando atrás nada más que estrellas y algo de materia oscura residual.

«Fue pura casualidad», dijo Moreno. “En el momento en que hice las primeras imágenes, las compartí de inmediato con Danieli y la invité a colaborar”.

Robert Feldmann, profesor de la Universidad de Zúrich que diseñó la nueva simulación, dijo que «este trabajo teórico muestra que las galaxias con deficiencia de materia oscura deberían ser muy comunes, especialmente en las cercanías de galaxias masivas».

James Bullock de UCI, un astrofísico que es un experto de renombre mundial en galaxias de baja masa, describió cómo él y el equipo no construyeron su modelo solo para poder crear galaxias sin materia oscura, algo que dijo hace que el modelo sea más fuerte, porque no fue diseñado de ninguna manera para crear las colisiones que eventualmente encontraron. «No presuponemos las interacciones», dijo Bullock.

Confirmar que las galaxias que carecen de materia oscura pueden explicarse en un universo donde hay mucha materia oscura es un suspiro de alivio para investigadores como Bullock, cuya carrera y todo lo que ha descubierto allí depende de que la materia oscura sea lo que hace que las galaxias se comporten de la forma en que lo hacen. .

«La observación de que hay galaxias sin materia oscura ha sido un poco preocupante para mí». dijo Bullock. «Tenemos un modelo exitoso, desarrollado durante décadas de arduo trabajo, donde la mayor parte de la materia en el cosmos es oscura. Siempre existe la posibilidad de que la naturaleza nos haya estado engañando».

Pero, dijo Moreno, «no es necesario deshacerse del paradigma estándar de la materia oscura».

Ahora que los astrofísicos saben cómo una galaxia podría perder su materia oscura, Moreno y sus colaboradores esperan que los hallazgos inspiren a los investigadores que miran el cielo nocturno para buscar galaxias masivas del mundo real que podrían estar en el proceso de quitar la materia oscura de las más pequeñas. .

«Todavía no significa que este modelo sea correcto», dijo Bullock. «Una prueba real será ver si estas cosas existen con la frecuencia y las características generales que coinciden con nuestras predicciones».

Como parte de este nuevo trabajo, Moreno, quien tiene raíces indígenas, recibió permiso de los líderes Cherokee para nombrar las siete galaxias libres de materia oscura encontradas en sus simulaciones en honor a los siete clanes Cherokee: Bird, Blue, Deer, Long Hair, Paint , patata salvaje y lobo.

“Siento una conexión personal con estas galaxias”, dijo Moreno, quien agregó que, así como las galaxias más masivas robaron a las galaxias más pequeñas su materia oscura, “muchas personas de ascendencia indígena fueron despojadas de nuestra cultura. Pero nuestro núcleo permanece, y todavía estamos prosperando».

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