Las galaxias sin materia oscura intrigan a los astrónomos

Esta imagen del Hubble captura un conjunto inusual de galaxias porque parecen no tener materia oscura.Crédito: NASA/ESA/P. van Dokkum, Universidad de Yale.

Los astrónomos creen que las galaxias no pueden formarse sin la atracción gravitacional de la materia oscura. Entonces, un rastro de galaxias libres de este material misterioso, sin una causa obvia, sería un hallazgo notable. En un artículo publicado en Naturaleza 18 de mayo1, los astrónomos dicen que podrían haber observado tal sistema: una línea de 11 galaxias que no contienen materia oscura, todas las cuales pueden haber sido creadas en la misma colisión antigua. Pero muchos de sus pares no están convencidos de que esta afirmación sea mucho más que una hipótesis.

Este tipo de sistema podría usarse para aprender más sobre la formación de galaxias y la naturaleza de la materia oscura en sí. «Si esto resulta ser correcto, ciertamente podría ser emocionante para la formación de galaxias. Sin embargo, el jurado aún está deliberando», dice Chervin Laporte, astrónomo de la Universidad de Barcelona en España.

El descubrimiento se centra en dos galaxias descritas por Pieter van Dokkum de la Universidad de Yale en New Haven, Connecticut, y sus coautores en 2018 y 2019. Sus estrellas se movían tan lentamente que la atracción de la materia oscura no era necesaria para explicar sus órbitas. , por lo que el equipo concluyó que las galaxias no contenían materia oscura. El descubrimiento fue controvertido porque las galaxias, llamadas DF2 y DF4, parecían estables y diferentes de las únicas otras galaxias conocidas sin materia oscura, que son nuevas y de corta duración, creadas en los brazos de galaxias más grandes despojadas de materia oscura. por un vecino La formación de DF2 y DF4 fue un misterio.

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rastro revelador

En el último artículo, el equipo de van Dokkum no solo conecta las dos galaxias inusuales, sino que afirma que sus propiedades son consistentes con su formación en una colisión de alta velocidad hace ocho mil millones de años, que también generó otras estructuras de este tipo. «Esta única explicación explica tantas cosas extrañas sobre estas galaxias», dice van Dokkum.

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El equipo tomó prestado su escenario de simulaciones creadas originalmente para explicar las características únicas de las colisiones a gran escala entre cúmulos de galaxias. Los investigadores sugieren que cuando dos galaxias progenitoras chocaron de frente, su materia oscura y sus estrellas se habrían cruzado; la materia oscura no habría interactuado y las estrellas habrían estado demasiado separadas para colisionar. Pero a medida que la materia oscura y las estrellas se aceleraban, el gas en el espacio entre las estrellas de las dos galaxias se habría chocado, compactado y ralentizado, dejando un rastro de materia que luego formó nuevas galaxias sin materia oscura. .

A continuación, los investigadores buscaron esas galaxias en la línea entre DF2 y DF4. Identificaron entre tres y siete nuevos candidatos para galaxias sin materia oscura, así como galaxias extrañas y tenues en cada extremo, que podrían ser la materia oscura y las estrellas remanentes de las galaxias progenitoras. «Te miraba fijamente a la cara una vez que sabías qué buscar», dice van Dokkum.

Si esta imagen resulta ser cierta, podría ayudar a los astrónomos a comprender el comportamiento de la materia oscura y aprender más sobre las circunstancias en las que se pueden formar las galaxias. Tal colisión galáctica también podría usarse como un «nuevo laboratorio» para comprender si la materia oscura interactúa consigo misma, dice Go Ogiya, astrónomo de la Universidad de Zhejiang en Hangzhou, China.

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Preguntas abiertas

Si bien es plausible, el modelo de van Dokkum solo describe una de las muchas formas en que podrían haberse formado estas galaxias, dice Priyamvada Natarajan, astrofísica de Yale que no forma parte del equipo de van Dokkum. Pero es intrigante y, lo que es más importante, hace predicciones comprobables, dice ella.

Les mesures des distances et des vitesses précises des galaxies candidates pourraient prouver qu’elles font partie de la même chaîne et pas seulement par coïncidence le long de la même ligne de visée, explique Michelle Collins, astronome à l’Université du Surrey à Guildford, en el Reino Unido. «Para mí, si esta es una línea real o no es una gran pregunta abierta».

Los astrónomos también necesitan medir las masas de las galaxias fantasma en los extremos de la línea (galaxias progenitoras potenciales) para probar si contienen mucha materia oscura, como predice el modelo, agrega Laporte.

Otros se preguntan si es necesaria una explicación exótica. Ignacio Trujillo, astrónomo del Instituto de Astrofísica de Canarias en La Laguna, España, lidera un equipo que propone que DF2 y DF4 están más cerca de la Tierra de lo que sugieren las mediciones de van Dokkum y, por lo tanto, contienen más materia oscura de lo que parece a primera vista. .

Los astrónomos también necesitan ver una simulación confiable que muestre que el escenario que describe el equipo de van Dokkum es plausible, dice Mireia Montes, astrónoma del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial en Baltimore, Maryland. “En este momento hay muchas suposiciones, pero no están respaldadas por ninguna simulación”, dice.

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