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1 de Agosto de 1983
Cosmología

Materia oscura en galaxias espirales

Según parece, gran parte de la materia de las galaxias espirales ni emite luz ni se concentra en las proximidades del núcleo de las mismas.

Después de haber obtenido pruebas (en el decenio de 1920) de que el universo está en expansión, resulta razonable preguntarse: ¿Continuará expandiéndose indefinidamente, o existe en él suficiente masa para que la atracción mutua de sus componentes frene el ritmo de expansión y termine por detenerla? La mayoría de los cosmólogos están de acuerdo en dos puntos: el universo se inició en una gran explosión hace 10.000 o 20.000 millones de años, a partir de un estado infinitamente pequeño y denso, y, desde entonces, se ha mantenido en ininterrumpida expansión. Se calcula que la densidad crítica de la materia necesaria para frenar la expansión y "cerrar" el universo es del orden de 5 x 10–30 gramos por centímetro cúbico, lo que viene a representar tres átomos de hidrógeno por metro cúbico. La cantidad de materia luminosa en forma de galaxias, sin embargo, se cifra en unos 7,5 x 10–32 gramos por centímetro cúbico. Por tanto, para que se detuviera la expansión del universo la densidad de la materia invisible tendría que multiplicar, unas 70 veces, la densidad de materia luminosa.

Teniendo en cuenta este factor, los astrónomos han tratado de determinar, a lo largo de los últimos cincuenta años, la masa de las galaxias que pueblan el universo hasta los límites de observación. Fundados en la luminosidad de las galaxias típicas, estiman que éstas tienen una masa que varía desde miles de millones hasta billones de veces la masa del Sol. La población estelar real de una galaxia es, por supuesto, muy variada. Hay estrellas 10.000 veces más luminosas que el Sol por unidad de masa; otras muestran sólo una pequeña fracción de la luminosidad de éste. Ante tamaña diversidad, valdría la pena saber si la distribución de luminosidad 58 en las galaxias constituye un índice fidedigno de la distribución de masa en el universo.

La autora y sus colegas del Departamento de Magnetismo Terrestre de la Institución Carnegie de Washington han tratado de responder a esas preguntas midiendo la velocidad de rotación de ciertas galaxias, escogidas a diversas distancias de sus centros de rotación. Desde hace tiempo se sabe que, fuera del núcleo brillante de una galaxia espiral típica, la luminosidad de ésta decrece rápidamente a medida que nos alejamos del centro. Fuera del núcleo, la velocidad de rotación debería decrecer inversamente a la raíz cuadrada de la distancia, de acuerdo con la ley de Kepler para la velocidad orbital de los cuerpos en el sistema solar. Pero no dice eso lo hallado: la velocidad de rotación de las galaxias espirales, en una muestra variada, permanece constante al aumentar la distancia al centro o bien aumenta ligeramente al alejarse del centro, dentro de lo que permiten las medidas. Este resultado, inesperado, indica que la disminución de masa luminosa con la distancia al centro queda compensada por un aumento de la masa no luminosa. 

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