El misterio de las galaxias sin materia oscura

Esta no es la primera vez que los astrónomos detectan una galaxia así. Ya en 2018, un equipo informó que la galaxia ultradifusa NGC1052-DF2 estaba libre de materia oscura. Unos meses después, el mismo equipopara descubrirpertenecer una segunda galaxia, NGC1052-DF4, pertenecientes al mismo grupo, también sin materia oscura. A finales de 2019, los astrónomos chinos traer nueva evidencia del fenómeno mediante la detección de casi veinte galaxias enanas deficientes en materia oscura. Al mismo tiempo, Pavel Mancera Piña, astrónomo de la Universidad de Groningen, y sus colegas afirman haber descubrió otras seis galaxias con poca o ninguna materia oscura; para verificar y confirmar sus observaciones, recientemente examinaron de cerca una de ellas, la galaxia AGC 114905.

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Cuando la observación y la teoría divergen

Esta galaxia está a unos 250 millones de años luz de distancia; está clasificada como una galaxia enana ultradifusa, una galaxia tenue con una densidad extremadamente baja. AGC 114905 es similar en tamaño a la Vía Láctea, pero contiene mil veces menos estrellas. Sin embargo, este tipo de galaxias, como todas las demás, en teoría solo puede existir si la presencia de materia oscura las estabiliza y asegura su cohesión. Sin embargo, las primeras observaciones sugirieron que esta galaxia carecía de este asunto.

La galaxia AGC 114905. La emisión estelar de la galaxia se muestra en azul; las nubes verdes muestran gas hidrógeno neutro. La galaxia no parece contener materia oscura, incluso después de 40 horas de observación con Very Large Array. Créditos: Javier Román y Pavel Mancera Piña – CC BY 4.0

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Para verificar su teoría, Pavel Mancera Piña y su equipo recolectaron nuevos datos de observación durante aproximadamente 40 horas, entre julio y octubre de 2020, utilizando el matriz muy grande ubicado en Nuevo México. Su trabajo incluyó observar la rotación del gas en AGC 114905; de hecho, uno de los métodos utilizados para detectar la presencia de materia oscura es graficar la distancia del gas al centro galáctico en función de la velocidad de rotación del gas. Sin embargo, el gráfico resultante muestra que los movimientos de gas también pueden explicarse por materia estándar (materia bariónica).

gráfico de movimiento de gas

Perfil de velocidad circular de la galaxia AGC 114905 (puntos rojos) comparado con la contribución esperada de estrellas (línea naranja), gas (línea azul) y materia bariónica (estrellas + gas, línea magenta). Créditos: P. Mancera Piña et al., MNRAS (2021)

« Cconfirma nuestras medidas anteriores. Pero ahora el problema sigue siendo que la teoría predice que debe haber materia oscura en AGC 114905, Tiempo nuestras observaciones exposición que no hay ninguno. De hecho, la diferencia entre teoría y observación solo está creciendo. », piña souligne mancera. Queda por determinar por qué esta galaxia está libre de materia oscura.

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Ninguna otra explicación plausible

En el el artículo que presenta su resultados, aceptado para publicación en Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society, los investigadores analizan las distintas posibles explicaciones de esta aparente ausencia. La primera hipótesis implica la presencia de enormes galaxias cerca de AGC 114905, que habrían despojado gradualmente a esta última de su materia oscura temprana; pero resulta que no hay galaxias grandes alrededor.

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Además, de acuerdo con el modelo ampliamente aceptado de formación de galaxias, llamado modelo «lambda – materia oscura fría», el modelo cosmológico más simple que puede describir el universo observable, sería necesario introducir valores de parámetros extremos, que están mucho más allá de los habituales. gama, explica Mancera Piña. Asimismo, con la teoría newtoniana modificada de la dinámica – una teoría alternativa a la materia oscura fría, que permite, en particular, explicar el problema de la curva de rotación plana de las galaxias espirales – es imposible reproducir los movimientos del gas observados en su interior. la galaxia.

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Otra hipótesis que podría cuestionar los hallazgos del equipo se basa en una pobre estimación del ángulo en el que creen haber observado la galaxia. » Pero este ángulo él debe desviarse drásticamente de nuestra estimación para que haya espacio de nuevo para la materia oscura », Subraya Tom Oosterloo del Instituto Holandés de Radioastronomía (ASTRON) y coautor del estudio, es poco probable que este sea el caso.

Tenga en cuenta que en 2019, otro equipo ya había investigado el origen de la ausencia de materia oscura en las galaxias enanas alrededor de la Vía Láctea. en tu estudio, demostraron que las grandes velocidades de dispersión observadas a lo largo de las líneas de visión de estas galaxias pueden explicarse completamente por los efectos gravitacionales de las mareas ejercidas por la Vía Láctea, sin recurrir a la materia oscura.

Mientras esperan arrojar luz sobre este fenómeno, Mancera Piña y sus colegas continúan sus investigaciones examinando con más detalle una segunda galaxia enana ultradifusa. Si no se detectan rastros de materia oscura en esta otra galaxia, la existencia de galaxias pobres en materia oscura es aún más probable.

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