Los Astrofísicos Afirman Que Encontraron Una 'Galaxia Sin Materia Oscura'

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La materia oscura, si existe, debería estar en todas partes. Pero los científicos acaban de ver una galaxia que parece no tener ninguna.

Aquí hay un problema: el universo actúa como si fuera mucho más masivo de lo que parece.

Toma galaxias, esas gigantescas masas de estrellas que giran. Las leyes del movimiento y la gravedad nos dicen qué tan rápido deben girar estos objetos dado su volumen. Pero las observaciones a través de telescopios los muestran girando mucho más rápido de lo que cabría esperar, como si en realidad fueran mucho más masivos de lo que indican las estrellas que podemos ver.

Los astrofísicos han encontrado dos soluciones principales para este problema. O bien hay mucha masa en el universo que no podemos detectar directamente, los científicos de masas llaman materia oscura, o no hay materia oscura por ahí, pero hay algo que falta en nuestras leyes de la gravedad y el movimiento. Los investigadores llaman a la segunda solución propuesta dinámica modificada de Newton (MOND), que sugiere que si las leyes se modifican adecuadamente, el universo tendría sentido sin materia oscura.

Un nuevo artículo, publicado hoy (28 de marzo) en la revista Nature, proporciona pruebas convincentes de que realmente hay materia oscura y que la modificación de las leyes de la física no resolvería por sí sola el problema de peso del universo. [Los 18 mayores misterios sin resolver en la física]

En ese estudio, los investigadores encontraron un objeto que podría existir en un universo que tiene materia oscura, pero que sería casi inimaginable en un universo MOND: una galaxia totalmente normal, una que parece funcionar sin ninguna fuerza de tipo de materia oscura.

Los investigadores descubrieron por primera vez la galaxia NGC 1052 – DF2 a través de la matriz de teleobjetivos Dragonfly. Luego, después de largas observaciones a través de telescopios como Hubble y Gemini y W.M de Hawai. Keck observatorios, los investigadores descubrieron que la galaxia se comporta exactamente de la manera en que nuestras leyes de la física lo predicen, sin la necesidad de correcciones de materia oscura. Se mueve tan rápido como sugieren las antiguas leyes de la astrofísica, cuando se calcula en función de la masa de las estrellas que los investigadores pueden ver. Y esa normalidad es profundamente extraña.

El Dragonfly Telephoto Array es un observador robótico del cielo que se asoma al espacio desde Nuevo México a través de varias lentes Canon normales que trabajan juntas.

El Dragonfly Telephoto Array es un observador robótico del cielo que se asoma al espacio desde Nuevo México a través de varias lentes Canon normales que trabajan juntas.

Crédito: Universidad de Toronto y Universidad de Yale

Por lo tanto, NGC 1052 – DF2 es un rascador de cabezas, ya sea que se incline hacia la materia oscura o hacia la MOND. Pero los físicos contactados por WordsSideKick.com para discutir este artículo en su mayoría dijeron que el hallazgo hizo que la materia oscura (ya la explicación dominante de la rareza del universo) parezca mucho más probable.

Lo que pasa con la materia oscura, o lo que sea que está causando que el espacio exterior se mueva de manera tan extraña, es que está predeciblemente distribuido en todo el universo. Los físicos esperan que el "halo" de la materia oscura alrededor de las galaxias tenues y ligeras como NGC 1052-DF2 sea extra grande, y esperan encontrar menos evidencia de efectos de materia oscura en galaxias más masivas. De manera similar, los teóricos de MOND esperan encontrar los efectos observables más significativos de sus leyes modificadas en galaxias menos masivas como NGC 1052-DF2, y efectos menores en galaxias más masivas.

Kathryn Zurek, astrofísica del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley que no trabajó en el documento, escribió en un correo electrónico a WordsSideKick.com que el descubrimiento "parece ser otro clavo en el ataúd de MOND" porque "la ausencia de La DM [materia oscura] en esta galaxia muestra que los bariones [materia normal] y la DM efectivamente se comportan como sustancias separadas ".

En otras palabras, encontrar una galaxia sin materia oscura es una buena evidencia de que la materia oscura es una cosa real. Si no existiera la materia oscura y las leyes actuales de la física fueran un poco incorrectas, se esperaría que las leyes fueran tan erróneas en NGC 1052 – DF2 como en cualquier otra parte. [8 galaxias con nombres raros]

Pero eso tampoco significa que los resultados en este documento brinden un apoyo perfecto para las teorías de la materia oscura.

"Hay simulaciones de que el universo comenzó cerca del Big Bang que muestra que se produjo materia oscura y que en realidad atrajo gravitacionalmente materia normal, y así se formaron las galaxias", dijo Dan Bauer, físico del Laboratorio Nacional de Aceleradores de Fermi, quien Estudia materia oscura y no trabaja en el papel.

Al principio de todo, sugieren esas simulaciones, toda la materia que vemos en la galaxia se extendió en un gas delgado. Pero la materia oscura flotaba en grupos. Y con el tiempo, esos grupos atrajeron el gas con su gravedad. El gas crujió en bolas, se iluminó como estrellas y formó planetas y galaxias. [¿Es la materia oscura menos 'abultada' de lo predicho?]

"Básicamente, fue la semilla para dibujar en la materia normal", dijo Bauer a WordsSideKick.com. "Entonces, si encuentras una galaxia que parece no tener materia oscura, debes preguntar '¿Cómo se formó?'"

Si bien NGC 1052 – DF2 no rompe ninguna regla fundamental de la teoría de la materia oscura, Bauer dijo que la galaxia es lo suficientemente sorprendente e inesperada como para obligar a los astrofísicos a desarrollar algunos modelos nuevos de cómo se unen las galaxias.

Stacy McGaugh, una astrofísica de la Universidad Case Western Reserve en Ohio, que trabajó tanto en materia oscura como en MOND y no trabajó en el periódico, no estuvo de acuerdo con la idea de que esta galaxia refute a MOND o refuerce el caso de la materia oscura.

"Creo que este [descubrimiento] es poco probable en todos los contextos posibles", escribió McGaugh en un correo electrónico. "Eso no lo hace mal, es realmente raro".

Si NGC 1052 – DF2 se comporta como lo describe la nueva investigación, escribió, eso presenta desafíos para ambas explicaciones de la masa faltante en el universo. Claro, MOND no explica fácilmente que una galaxia se comporte como si no faltara una masa. Pero los teóricos de la materia oscura se han basado en gran medida en la idea de la "concordancia de abundancia", que une las masas de los halos de materia oscura a las masas de las galaxias que rodean.

"Esta ha sido una de mis experiencias más comunes: cuando encuentro algo que no tiene sentido en MOND, por lo general tampoco tiene sentido en la materia oscura", escribió.

Pero McGaugh era algo atípico en esta perspectiva.

"No creo que [el punto de vista] sea tan convincente", dijo Bauer. "Para mí, hay muchas maneras en que podrías formar una galaxia como esta, por ejemplo, en una colisión de otras galaxias".

McGaugh también argumentó que el documento se basa en muy pocos datos para que los científicos estén totalmente seguros de su conclusión. Los investigadores descubrieron la velocidad de giro de NGC 1052 – DF2 al observar el movimiento de 10 objetos en la región de la galaxia. Y 10 objetos no siempre son suficientes para medir con precisión el movimiento de una galaxia, dijo.

"No tengo ninguna razón para dudar de los datos, aunque observo que solo hay 10 objetos que contribuyen a la medición [de la velocidad]", escribió. Y 10 objetos no siempre son suficientes para medir con precisión el movimiento de una galaxia. "Cuando se obtienen más datos, a veces esta [cantidad] resulta ser suficiente, pero a veces resulta ser inadecuada. Por lo tanto, esto está en el borde velludo de creíble ".

También planteó la posibilidad de que otra galaxia cercana estuviera modificando el movimiento de NGC 1052 – DF2 a través de un elemento de MOND llamado "efecto de campo externo". Sin embargo, dijo que necesitaba datos más precisos para decir más.

WordsSideKick.com se acercó a varios otros expertos en rotación galáctica para conocer sus opiniones sobre la solidez de las mediciones y afirmaciones del artículo, pero ninguno respondió en el momento de la publicación.

Bauer, cuya investigación se centra en la materia oscura, pero no en la rotación galáctica, dijo que el siguiente paso más interesante para él incluirá simulaciones. Dijo que quiere ver si los investigadores que modelan cómo se forman las galaxias pueden crear modelos que den cuenta de NGC 1052-DF2.

En este momento, un artículo en una galaxia está lejos de ser una prueba firme de la existencia de la materia oscura. Pero es una pista más tentadora con respecto al misterio invisible del universo.

Publicado originalmente en Ciencia viva.


Suplemento De Vídeo: La Energía Oscura EXPLICADA.




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