Una galaxia con un 99,99% de materia oscura

Imagen de la galaxia Dragonfly 44 donde se puede ver un halo de cúmulos estelares. Crédito: P. van Dokkum, R. Abraham, Gemini Observatory/AURA.

Utilizando algunos de los telescopios más potentes del mundo, un equipo internacional de astrónomos ha descubierto una galaxia masiva que está compuesta casi completamente por materia oscura. Usando el Observatorio W. M. Keck y el telescopio Gemini Norte –ambos en Mauna Kea, Hawái– el equipo descubrió una galaxia cuya masa total es casi únicamente materia oscura.

Aunque se encuentra relativamente cerca, la galaxia Dragonfly 44 había pasado desapercibida para los astrónomos por décadas debido a que es muy tenue. Fue descubierta recién el año pasado cuando el conjunto Dragonfly Telephoto Array observó una región del cielo en la constelación de Coma. Tras un escrutinio más profundo, el equipo notó que la galaxia debía tener más de lo que se podía observar: tenía tan pocas estrellas que se habría separado a menos que algo la mantuviese unida.

Para determinar la cantidad de materia oscura en Dragonfly 44, los astrónomos usaron el espectrógrafo DEIMOS instalado en Keck II para medir las velocidades de las estrellas durante 33,5 horas durante un periodo de seis noches de modo que pudieron determinar la masa de la galaxia. Luego el equipo usó el espectrógrafo GMOS en Gemini Norte para obtener una imagen de la galaxia y un halo de cúmulos esféricos de estrellas alrededor del centro galáctico, similar al halo que rodea a la Vía Láctea.

“Los movimientos de las estrellas dicen cuánta materia hay”, dijo Pieter van Dokkum del Departamento de Astronomía de la Universidad de Yale. “A ellas no les importa qué forma tiene la materia, solo dicen que está allí. En la galaxia Dragonfly las estrellas se mueven muy rápido. Así que había una gran discrepancia: usando el Observatorio Keck encontramos mucha más masa según lo indicado por los movimientos de las estrellas, entonces hay masa en las estrellas mismas”.

La masa de la galaxia se estima en un billón de veces la masa del Sol; muy similar a la masa de la Vía Láctea. Sin embargo, solo una centésima parte del uno por ciento de ésta se encuentra en forma de estrellas y materia “normal”; el otro 99,99% se encuentra en forma de materia oscura. La Vía Láctea tiene más de cien veces más estrellas que Dragonfly 44.

Hallar una galaxia con la masa de la Vía Láctea que es casi completamente oscura fue algo inesperado. “No sabemos cómo se pudieron formar las galaxias como Draginfly 44”, dijo el coautor del estudio Roberto Abraham, de la Universidad de Toronto. “Los datos de Gemini muestran que una fracción relativamente grande de las estrellas están en forma de cúmulos muy compactos, y esa es probablemente una pista importante. Pero por el momento solo estamos adivinando”.

“Esto tiene grandes implicaciones para el estudio de la materia oscura”, dijo van Dokkum. “Tener objetos que están hechos casi completamente de materia oscura ayuda a no confundirse con las estrellas y todas las otras cosas que tienen las galaxias. Las únicas galaxias así que tuvimos para estudiar antes eran pequeñas. Este hallazgo incluye una clase completamente nueva de objetos masivos que podemos estudiar”.

“En última instancia, lo que realmente queremos aprender es qué es la materia oscura. La carrera para encontrar galaxias oscuras masivas que estén incluso más cerca de nosotros que Dragonfly 44 ha comenzado, así que podemos buscar señales débiles que puedan revelar una partícula de materia oscura”.

El artículo “A High Stellar Velocity Dispersion and ~100 Globular Clusters for the Ultra-diffuse Galaxy Dragonfly 44” fue publicado en la edición del 1 de septiembre de 2016 de The Astrophysical Journal Letters.

Fuente: Gemini Observatory