Los astrónomos han identificado un posible nuevo ejemplo de uno de los tipos de galaxias más extraños del universo: galaxias que parecen contener poca o ninguna materia oscura. El par recientemente estudiado, FCC 224 y FCC 240, en las afueras del cúmulo de Fornax, comparte varias características inusuales con el único par conocido de galaxias con deficiencia de materia oscura, objeto de controversia. Los hallazgos se publicaron en el servidor de preimpresiones arXiv el 22 de mayo.
Galaxias fantasma
Las galaxias ultradifusas son sistemas tenues que tienen aproximadamente el tamaño de la Vía Láctea, pero con mucha menos masa y contienen muchas menos estrellas. Han generado debate durante más de 10 años, principalmente porque se han observado con dos niveles contrastantes de contenido de materia oscura.
Por un lado, las galaxias ultradifusas ricas en materia oscura se comprenden bastante bien: se cree que son «galaxias fallidas» que se extinguieron prematuramente, sin acumular mucha masa estelar pero conservando numerosos cúmulos globulares. El extremo opuesto es mucho más extraño. Un pequeño número de galaxias ultradifusas parecen contener poca o ninguna materia oscura, y los cúmulos globulares que albergan son inusualmente brillantes.
Los investigadores creen que el mismo proceso responsable de la sobreluminosidad de los cúmulos podría ser también el responsable de la ausencia de materia oscura en estos sistemas poco comunes. Hasta ahora, solo se han encontrado dos galaxias de este tipo: NGC 1052-DF2 y NGC 1052-DF4, ambas asociadas al grupo NGC 1052. Esto plantea la cuestión de si se trata de una rareza local única o de un fenómeno general.
Recientemente, se descubrió una tercera galaxia enana con deficiencia de materia oscura, FCC 224, fuera del grupo NGC 1052. En el nuevo estudio, un equipo de astrónomos liderado por Maria Luísa Buzzo de la Universidad de Yale estudia FCC 224 y una galaxia compañera cercana, FCC 240, en el cúmulo de Fornax, utilizando el instrumento MUSE del Very Large Telescope para explorar si estas dos galaxias forman un par análogo a DF2 y DF4.
El equipo también pone a prueba el escenario de la «enana bala» como su origen. Este escenario propone que cuando dos galaxias enanas colisionan a alta velocidad, la violenta colisión puede separar las estrellas de gran parte de su materia oscura.
Conectando los puntos
Esto es lo que encontraron: Ambas galaxias tienen dispersiones de velocidad extremadamente bajas. Las estrellas y los cúmulos globulares se mueven tan lentamente que el potencial gravitatorio interno se explica de forma más natural por las estrellas solas que por cualquier halo de materia oscura. Sus masas dinámicas dentro del radio de semiluz son consistentes con sus masas estelares, muy por debajo de los valores esperados para galaxias enanas típicas. Ambas también albergan cúmulos globulares anormalmente brillantes con una función de luminosidad con predominio de estrellas que coincide estrechamente con DF2 y DF4.
Además, FCC 224 y FCC 240 tienen casi exactamente la misma edad, alrededor de 10 mil millones de años. Sus cúmulos globulares comparten la misma edad y metalicidad que los cuerpos estelares difusos. Esto significa que las estrellas y los cúmulos se formaron juntos en una única explosión intensa.
Según un estudio publicado en Astrophysical Journal Letters, esta es una de las predicciones más sólidas del escenario de la galaxia bala-enana. La colisión desencadena un breve y violento episodio de formación estelar que produce tanto el cuerpo estelar difuso de la galaxia como sus cúmulos inusualmente masivos al mismo tiempo.
Sin embargo, estas galaxias muestran una diferencia con respecto al par DF2 y DF4. El par NGC 1052 está ampliamente separado por una distancia de aproximadamente 240 kiloparsecs y está asociado con una extensa estela de galaxias de baja luminosidad superficial que se extiende por más de dos megaparsecs, restos de una colisión pasada. FCC 224 y FCC 240 están mucho más cerca, separadas por solo 75 kiloparsecs, y se mueven una hacia la otra a apenas 16 kilómetros por segundo. Parecen formar un par ligado compacto y de larga duración, en lugar de una extensa estela de fragmentos.
Marcando la diferencia
Esta diferencia sugiere que es posible que las dos galaxias se formaran de forma independiente y que, por casualidad, compartan propiedades similares; «una posibilidad que solo puede comprobarse con datos más profundos y completos», escriben en el artículo.
El equipo también estimó que cualquier remanente de materia oscura de la colisión original debería encontrarse a unos tres megaparsecs de distancia a lo largo del eje proyectado, un lugar lógico para buscar fragmentos adicionales o el halo de materia oscura eyectado. Es posible que los fragmentos a lo largo de la trayectoria aún no se hayan identificado.
Sin embargo, argumentan que esto podría representar otro ejemplo del mismo fenómeno, comenzando con una ligera variación en la geometría o la energía orbital del encuentro, creando así un par más compacto en lugar de una cadena extendida de fragmentos.
«En conjunto, estos resultados sugieren que FCC 224 y FCC 240 podrían haberse formado en una colisión de alta velocidad similar al evento propuesto para DF2 y DF4», concluyen.
En general, el proceso que creó DF2 y DF4 puede no ser exclusivo del grupo NGC 1052.
Con información de arXiv DOI: 10.48550/arxiv.2605.24099
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