24 de Mayo de 2022
Astronomía

¿Una hilera de galaxias sin materia oscura?

Un equipo afirma haber observado un reguero de galaxias que no contienen materia oscura y que se habrían formado en una misma colisión cósmica, aunque otros astrónomos lo ponen en duda.

Esta imagen del telescopio espacial Hubble muestra la galaxia NGC 1052-DF2, que podría no contener materia oscura, como una gran objeto difuso a través del cual se ven otras galaxias más lejanas. [NASA/ESA/Pieter van Dokkum (Universidad Yale)]

Los astrónomos creen que las galaxias no pueden formarse sin la atracción gravitatoria de la materia oscura. Por ello, encontrar un reguero de galaxias donde no estuviera presente esta misteriosa sustancia, sin una causa evidente, constituiría un hallazgo extraordinario.

En un artículo publicado en Nature el pasado 18 de mayo, un equipo de astrónomos afirma haber observado un sistema de ese tipo: una hilera de 11 galaxias que no contienen materia oscura y que podrían haberse creado en una misma colisión. Pero muchos de sus colegas no están convencidos de que esta afirmación sea más que una mera hipótesis.

Este tipo de sistema podría ayudar a entender cómo se forman las galaxias y cuál es la naturaleza de la propia materia oscura. «Si se confirma, este hallazgo podría ser muy interesante para la formación de galaxias. Sin embargo, aún está por ver que sea cierto», opina Chervin Laporte, astrónomo de la Universidad de Barcelona.

El hallazgo se centra en dos galaxias descritas en 2018 y 2019 por Pieter van Dokkum, de la Universidad Yale, y sus colaboradores. Sus estrellas se movían tan despacio que no hacía falta recurrir a la atracción de la materia oscura para explicar sus órbitas, así que el equipo concluyó que las galaxias no contenían esa sustancia.

La conclusión fue muy controvertida porque esas galaxias, llamadas NGC 1052-DF2 y NGC 1052-DF4 (DF2 y DF4, a partir de ahora), parecían estables y distintas a las únicas otras galaxias sin materia oscura que conocemos. Estas últimas son recientes y de corta duración, y aparecen en los brazos de galaxias más grandes cuya materia oscura está siendo arrancada por otro objeto cercano. Pero el modo en que se formaron DF2 y DF4 era todo un misterio.

Hilera reveladora

En su reciente artículo, el equipo de Van Dokkum no solo establece una relación entre las dos galaxias inusuales, sino que afirma que sus propiedades sugieren que se formaron en una colisión a gran velocidad acaecida hace 8000 millones de años y que habría dado lugar a otras estructuras del mismo tipo. «Esta posibilidad explica muchas propiedades extrañas de esas galaxias», asegura Van Dokkum.

El equipo dedujo ese escenario a partir de simulaciones creadas para explicar ciertos aspectos singulares de otras colisiones a mayor escala, producidas entre cúmulos de galaxias. Los investigadores proponen que dos galaxias progenitoras colisionaron frontalmente, de modo que su materia oscura y sus estrellas se cruzaron.

La materia oscura no habría interactuado y las estrellas seguramente estaban demasiado dispersas para colisionar. Pero, mientras esas componentes avanzaban a toda velocidad, el gas presente entre las estrellas de las dos galaxias habría chocado, se habría compactado y se habría frenado, dejando un rastro de materia que más tarde formó nuevas galaxias sin materia oscura.

A continuación, los investigadores buscaron ese tipo de galaxias en la línea que pasa por DF2 y DF4. Identificaron entre tres y siete nuevas candidatas a galaxias sin materia oscura, así como dos extrañas galaxias tenues en los extremos, que podrían corresponder a la materia oscura y las estrellas restantes de las galaxias progenitoras. «Una vez que supimos qué buscar, estaba delante de nuestras narices», comparte Van Dokkum.

Si esa idea se confirma, ayudaría a los astrónomos a entender cómo se comporta la materia oscura y las circunstancias en las que pueden formarse las galaxias. Una colisión galáctica de este tipo también podría servir como un «nuevo laboratorio» para descubrir si la materia oscura interactúa consigo misma, apunta Go Ogiya, astrónomo de la Universidad de Zhejiang.

Preguntas abiertas

Aunque resulta verosímil, el modelo de Van Dokkum describe solo una de las formas en que podrían haberse formado estas galaxias, subraya Priyamvada Natarajan, astrofísica de Yale que no pertenece al equipo de Van Dokkum. Pero da qué pensar y, sobre todo, hace predicciones comprobables, valora.

Medir de forma precisa las distancias y velocidades de las galaxias candidatas podría demostrar que forman parte de la misma cadena y descartar que se encuentren por casualidad en la misma línea de visión, señala Michelle Collins, astrónoma de la Universidad de Surrey. «Una gran pregunta abierta es si se trata o no de una verdadera línea.»

Laporte añade que los astrónomos también han de medir las masas de las galaxias tenues situadas en los extremos de la línea —las posibles galaxias progenitoras— para comprobar si contienen mucha materia oscura, como predice el modelo.

Otros cuestionan la necesidad de una explicación exótica. Ignacio Trujillo, astrónomo del Instituto de Astrofísica de Canarias, lidera un equipo que propone que DF2 y DF4 están más cerca de la Tierra de lo que indican las mediciones de Van Dokkum. Como consecuencia, esas galaxias contendrían más materia oscura de lo que parecía en un principio.

Los astrónomos también precisan una simulación fiable que demuestre que el escenario que describe el equipo de Van Dokkum es factible, comenta Mireia Montes, astrónoma del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial, en Baltimore. «De momento hay muchas suposiciones, pero no tenemos ninguna simulación que las respalde», concluye.

Elizabeth Gibney/Nature News

Artículo traducido y adaptado por Investigación y Ciencia con permiso de Nature Research Group.

Referencia: «A trail of dark-matter-free galaxies from a bullet-dwarf collision», Pieter van Dokkum et al. en Nature, vol. 605, págs. 435-439, 19 de mayo de 2022.

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