Un equipo internacional de investigadores ha descubierto que la materia oscura domina los halos de dos agujeros negros supermasivos en galaxias situadas a unos 13.000 millones de años luz de distancia. Su estudio, publicado en The Astrophysical Journal, aporta nuevos datos sobre la relación entre la materia oscura y los agujeros negros supermasivos cuando el universo era aún muy joven, y sobre cómo han evolucionado las galaxias hasta nuestros días.
La primera persona que descubrió que la materia oscura desempeñaba un papel importante en las galaxias fue la astrónoma Vera Rubin, quien en la década de 1970 se dio cuenta de que las partes externas de las galaxias locales giraban a velocidades superiores a las esperadas, formando lo que más tarde se denominó curva de rotación plana.
Si las galaxias estuvieran formadas únicamente por estrellas y gas, y obedecieran las leyes de Newton, las afueras de una galaxia se moverían más lentamente que la velocidad máxima más cerca del centro de la galaxia. Las observaciones de Rubin sólo podrían tener sentido si hubiera una gran cantidad de masa invisible, más tarde llamada materia oscura, que rodeara la galaxia como un halo, permitiendo que las estrellas y el gas en cualquier lugar alejado del centro galáctico se movieran a mayor velocidad.
Además, la acumulación de materia oscura en lugares tan remotos del universo nunca ha sido restringida por la observación y sigue siendo desconocida, a pesar de su importancia fundamental para nuestra comprensión del universo.
Un equipo de investigación dirigido por Qinyue Fei, investigador visitante del Instituto Kavli de Física y Matemáticas del Universo (Kavli IPMU, WPI) de la Universidad de Tokio y estudiante de posgrado de la Universidad de Pekín, e integrado por el profesor John Silverman del Instituto Kavli de Física y Matemáticas del Universo, el Dr. Seiji Fujimoto de la Universidad de Texas en Austin y el profesor asociado Ran Wang del Instituto Kavli de Astronomía y Astrofísica de la Universidad de Pekín, ha estudiado el contenido de materia oscura de agujeros negros supermasivos a unos 13 mil millones de años luz de distancia.
«Vera Rubin proporcionó la primera evidencia de materia oscura usando las curvas de rotación de galaxias locales cercanas. Estamos usando la misma técnica pero ahora en el universo temprano», dijo Silverman.
Gracias a los datos del Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) y la línea de emisión de carbono ionizado (C+), los investigadores pudieron descubrir la dinámica de los gases de dos galaxias anfitrionas de cuásares con un desplazamiento al rojo de 6. Al estudiar las curvas de rotación de cada galaxia, descubrieron que la materia oscura representaba aproximadamente el 60% de su masa total.
Los cambios de velocidad con el radio de la galaxia son captados por el gas desplazado hacia el azul (que se acerca a los investigadores) y el gas desplazado hacia el rojo (que se aleja).
Curiosamente, las curvas de rotación en el universo distante de estudios anteriores revelan una disminución en las afueras de la galaxia, lo que significa una fracción baja de materia oscura. Pero los datos tomados por el equipo de Fei y Silverman muestran una curva de rotación plana, similar a las galaxias de disco masivas cercanas a la Tierra, lo que indica que se requiere más materia oscura para explicar las altas velocidades.
Los hallazgos del equipo arrojan luz sobre la intrincada relación entre la materia oscura y los agujeros negros supermasivos. Ofrecen una pieza crucial del rompecabezas para comprender cómo evolucionaron las galaxias desde el universo primitivo hasta las estructuras que observamos hoy.
Con información de The Astrophysical Journal
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