Actualizado: 14:44 CET
Domingo, 27/09/2020

Meteoro

Un estudio explica al extraño déficit de materia oscura en un par galáctico

La materia oscura no es luminosa y no se puede ver directamente. Se cree que constituye el 85% de la materia del universo pero su naturaleza no se entiende bien

  • Un estudio dirigido por UC Riverside descubrió que la teoría de la materia oscura autointeractiva explica por qué dos galaxias tienen menos materia oscura que otras.

Una nueva teoría sobre la naturaleza de la materia oscura ayuda a explicar por qué un par de galaxias a unos 65 millones de años luz de la Tierra contiene muy poca materia de esta materia misteriosa.

Es la conclusión de un estudio dirigido por un físico de la Universidad de California en Riverside.

La materia oscura no es luminosa y no se puede ver directamente. Se cree que constituye el 85% de la materia del universo, pero su naturaleza no se comprende bien. A diferencia de la materia normal, no absorbe, refleja ni emite luz, lo que dificulta su detección.

La teoría predominante de la materia oscura, conocida como materia oscura fría, o CDM, asume que las partículas de materia oscura no tienen colisiones, aparte de la gravedad. Una segunda teoría más reciente, llamada materia oscura autointeractiva, o SIDM, propone que las partículas de materia oscura interactúen por sí mismas a través de una nueva fuerza oscura. Ambas teorías explican cómo surge la estructura general del universo, pero predicen diferentes distribuciones de materia oscura en las regiones internas de una galaxia. SIDM sugiere que las partículas de materia oscura chocan fuertemente entre sí en el halo interno de una galaxia, cerca de su centro.

Por lo general, una galaxia visible está alojada por un halo de materia oscura invisible: un grupo concentrado de material, con forma de bola, que rodea la galaxia y se mantiene unido por fuerzas gravitacionales. Observaciones recientes de dos galaxias ultradifusas, NGC 1052-DF2 y NGC 1052-DF4, muestran, sin embargo, que este par de galaxias contiene muy poca o ninguna materia oscura, lo que desafía la comprensión de los físicos sobre la formación de galaxias. Las observaciones astrofísicas sugieren que NGC 1052-DF2 y NGC 1052-DF4 son probablemente galaxias satélite de NGC1052.

"Se piensa comúnmente que la materia oscura domina la masa total en una galaxia", dijo Hai-Bo Yu, profesor asociado de física y astronomía en la UCR, quien dirigió el estudio. "Las observaciones de NGC 1052-DF2 y -DF4 muestran, sin embargo, que la relación entre su materia oscura y sus masas estelares es aproximadamente 1, que es 300 veces menor de lo esperado. Para resolver la discrepancia, consideramos que los halos DF2 y DF4 puede estar perdiendo la mayor parte de su masa a través de interacciones de marea con la masiva galaxia NGC 1052".

Usando simulaciones sofisticadas, el equipo dirigido por la UCR reprodujo las propiedades de NGC 1052-DF2 y NGC 1052-DF4 a través de la eliminación de mareas, la eliminación de material por las fuerzas de marea galácticas, por NGC1052. Debido a que las galaxias satélite no pueden sostener la masa despojada con sus propias fuerzas gravitacionales, efectivamente se agrega a la masa de NGC 1052.

Los investigadores consideraron escenarios CDM y SIDM. Sus resultados, publicados en Physical Review Letters, indican que SIDM forma galaxias deficientes en materia oscura como NGC 1052-DF2 y -DF4 mucho más favorablemente que CDM, ya que la pérdida de masa de marea del halo interno es más significativa y la distribución estelar es más difuso en SIDM.

Yu explicó que la pérdida de masa de las mareas podría ocurrir tanto en los halos CDM como SIDM. En CDM, la estructura del halo interno es "rígida" y resistente al desgarro de las mareas, lo que dificulta que un halo CDM típico pierda suficiente masa interna en el campo de mareas para acomodar las observaciones de NGC 1052-DF2 y -DF4. Por el contrario, en SIDM, las autointeracciones de la materia oscura podrían empujar las partículas de materia oscura de las regiones internas a las externas, haciendo que el halo interno sea más "esponjoso" y mejorando la pérdida de masa de marea en consecuencia. Además, la distribución estelar se vuelve más difusa.

"Un halo típico de CDM permanece demasiado masivo en las regiones interiores incluso después de la evolución de las mareas", dijo Yu.

A continuación, el equipo realizará un estudio más completo del sistema NGC 1052 y explorará galaxias recién descubiertas con propiedades novedosas en un esfuerzo por comprender mejor la naturaleza de la materia oscura.

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