Al igual que todas las galaxias, la Vía Láctea es el hogar de una extraña sustancia llamada materia oscura. La materia oscura es invisible, y su existencia solo se hace presente a través de su atracción gravitacional. Sin la materia oscura manteniéndolo todo unido, las estrellas de nuestra galaxia saldrían disparadas en todas direcciones. La naturaleza de la materia oscura es un misterio, un misterio en el que un nuevo estudio ha profundizado ahora.
“Después de completar este estudio, sabemos menos acerca de la materia oscura de lo que sabíamos antes“, dijo el autor principal del estudio, Matt Walker, miembro del Hubble en el Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica.
El modelo cosmológico estándar describe un universo dominado por la energía y materia oscura. La mayoría de los astrónomos suponen que la materia oscura consiste en “frías” (es decir, de movimiento lento) partículas exóticas que se agrupan por la gravedad. Con el tiempo estos cúmulos de materia oscura van creciendo y atrayendo materia normal, ayudando a la formación de las galaxias que vemos hoy en día.
Los cosmólogos utilizan potentes ordenadores para simular este proceso. Las simulaciones muestran que la materia oscura debe ser densa en el centro de las galaxias. En cambio, las nuevas mediciones de dos galaxias enanas muestran que contienen una distribución homogénea de materia oscura. Esto sugiere que el modelo cosmológico estándar puede estar equivocado.
“Nuestras mediciones contradicen una predicción básica sobre la estructura de la materia oscura fría en galaxias enanas. A menos hasta que los teóricos pueden modificar esa predicción, la materia oscura fría es incompatible con los datos observados”, declaró Walker.
Las galaxias enanas están compuestas de hasta 99 por ciento de materia oscura y sólo un uno por ciento de materia normal como estrellas. Esta disparidad hace de las galaxias enanas objetivos ideales para los astrónomos que buscan entender la materia oscura.
Walker y el co-autor Jorge Peñarrubia de la Universidad de Cambridge, Reino Unido) analizaron la distribución de materia oscura en dos vecinas de la Vía Láctea: las galaxias de Fornax y del Escultor. Estas galaxias tienen de un millón a 10 millones de estrellas, en comparación con las alrededor de 400 millones de nuestra galaxia. El equipo midió las posiciones, velocidades y composición química básica de 1500 a 2500 estrellas.
“Las estrellas en este tipo de galaxias enanas son como abejas en una colmena; en vez de moverse en órbitas, circulan como en una galaxia espiral”, explicó Peñarrubia. “Eso hace que sea mucho más difícil determinar la distribución de materia oscura”.
Sus datos mostraron que en ambos casos, la materia oscura está distribuida uniformemente sobre una región relativamente grande, de varios cientos de años luz de diámetro. Esto contradice la predicción de que la densidad de materia oscura debería aumentar de forma pronunciada hacia los centros de estas galaxias.
“Si una galaxia enana fuera un melocotón, el modelo cosmológico estándar dice que deberíamos encontrar una gran acumulación de materia oscura en el centro. En cambio, las dos primeras galaxias enanas que hemos estudiado son como si el melocotón no tuviera hueso”, dijo Peñarrubia.
Algunos han sugerido que interacciones entre materia normal y oscura podrían extenderse a la materia oscura, pero las simulaciones actuales no indican que esto ocurra en las galaxias enanas. Las nuevas medidas implican que la materia normal afecta a la materia oscura más de lo esperado, o la materia oscura no es tan “fría” como se creía. El equipo espera determinar cual de las dos hipótesis es cierta con el estudio de más galaxias enanas, en particular, galaxias, con un porcentaje aún mayor de materia oscura.
El artículo sobre esta investigación fue aceptado para su publicación en The Astrophysical Journal y está disponible online .
Con sede en Cambridge, Massachusetts, el Centro Harvard-Smithsoniano para Astrofísica (CfA) es una colaboración conjunta entre el Observatorio Astrofísico Smithsoniano y el Observatorio del Harvard College. Los científicos del CfA, organizados en seis divisiones de investigación, estudian el origen, evolución y destino último del universo.
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