El estudio de las galaxias enanas profundiza el misterio de la materia oscura

Un nuevo estudio de dos vecinos de la Vía Láctea, las galaxias enanas Fornax y Sculptor, revela una distribución suave de la materia oscura, lo que sugiere que el modelo cosmológico estándar, que muestra la materia oscura densamente empaquetada en los centros de las galaxias, puede estar equivocado, según un informe de octubre. 17, 2011, comunicado de prensa del Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica.

Concepción artística de una galaxia enana vista desde la superficie de un hipotético exoplaneta. Un nuevo estudio encuentra que la materia oscura en las galaxias enanas se distribuye suavemente en lugar de agruparse en sus centros. Esto contradice las simulaciones utilizando el modelo cosmológico estándar. Crédito de imagen: David A. Aguilar (CfA)

Como todas las galaxias, nuestra Vía Láctea es el hogar de una sustancia extraña llamada materia oscura. La materia oscura es invisible, traicionando su presencia solo a través de su atracción gravitacional. Sin materia oscura que los mantenga unidos, las veloces estrellas de nuestra galaxia volarían en todas las direcciones. La naturaleza de la materia oscura es un misterio que un nuevo estudio solo ha profundizado.

Un artículo de Matt Walker (Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica) y coautor Jorge Peñarrubia (Universidad de Cambridge, Reino Unido) que describe el estudio fue aceptado para su publicación en The Astrophysical Journal . El autor principal Matt Walker dijo:

Después de completar este estudio, sabemos menos sobre la materia oscura que antes.

El modelo cosmológico estándar describe un universo dominado por la energía oscura y la materia oscura. La mayoría de los astrónomos suponen que la materia oscura consiste en partículas exóticas "frías" (de movimiento lento) que se agrupan gravitacionalmente. Con el tiempo, estos grupos de materia oscura crecen y atraen la materia normal, formando las galaxias que vemos hoy.

Los cosmólogos usan computadoras poderosas para simular este proceso. Sus simulaciones muestran que la materia oscura debería estar densamente compactada en los centros de las galaxias.

Walker declaró:

Nuestras mediciones contradicen una predicción básica sobre la estructura de la materia oscura fría en las galaxias enanas. A menos que o hasta que los teóricos puedan modificar esa predicción, la materia oscura fría es inconsistente con nuestros datos de observación.

Las galaxias enanas están compuestas de hasta un 99 por ciento de materia oscura y solo un uno por ciento de materia normal como las estrellas. Esta disparidad convierte a las galaxias enanas en objetivos ideales para los astrónomos que buscan comprender la materia oscura.

La galaxia enana de Fornax, una de las dos galaxias enanas en el estudio de la materia oscura. Crédito de imagen: ESO / Digitized Sky Survey 2

Walker y Peñarrubia analizaron la distribución de la materia oscura en dos vecinos de la Vía Láctea: las galaxias enanas Fornax y Sculptor. Estas galaxias tienen de un millón a 10 millones de estrellas, en comparación con unos 400 mil millones en nuestra galaxia. El equipo midió las ubicaciones, velocidades y composiciones químicas básicas de 1, 500 a 2, 500 estrellas.

Peñarrubia explicó:

Las estrellas en una galaxia enana pululan como abejas en una colmena en lugar de moverse en órbitas circulares como una galaxia espiral. Eso hace que sea mucho más difícil determinar la distribución de la materia oscura.

Sus datos mostraron que en ambos casos, la materia oscura se distribuye uniformemente en una región relativamente grande, de varios cientos de años luz de diámetro. Esto contradice la predicción de que la densidad de la materia oscura debería aumentar bruscamente hacia los centros de estas galaxias.

Pearrarria dijo:

Si una galaxia enana fuera un durazno, el modelo cosmológico estándar dice que deberíamos encontrar un 'pozo' de materia oscura en el centro. En cambio, las dos primeras galaxias enanas que estudiamos son como duraznos sin hueso.

Algunos han sugerido que las interacciones entre la materia normal y la oscura podrían extender la materia oscura, pero las simulaciones actuales no indican que esto ocurra en las galaxias enanas. Las nuevas mediciones implican que la materia normal afecta la materia oscura más de lo esperado, o que la materia oscura no es "fría". El equipo espera determinar cuál es la verdad al estudiar más galaxias enanas, particularmente galaxias con un porcentaje aún mayor de materia oscura.

En pocas palabras: Matt Walker (Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica) y el coautor Jorge Pearrubia (Universidad de Cambridge, Reino Unido) estudiaron la materia oscura en las galaxias enanas Fornax y Sculptor y descubrieron que la materia oscura no se distribuía como El modelo cosmológico estándar predice. Un comunicado de prensa del 17 de octubre de 2011 del Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica dijo que los nuevos datos contradicen la predicción de que la densidad de la materia oscura debería aumentar bruscamente hacia los centros de estas galaxias.

Vía Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

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