Hubble encuentra la primera galaxia en el Universo local sin materia oscura.

NGC 1052-DF2, una galaxia sin materia oscura.
Una galaxia fantasmal que carece de materia oscura. NGC 1052-DF2 reside a unos 65 millones de años luz en el Grupo NGC 1052, que está dominado por una galaxia elíptica masiva llamada NGC 1052. Esta gran galaxia de aspecto difuso es tan difusa que los astrónomos pueden ver claramente las galaxias distantes detrás de ella. Esta galaxia fantasmal no está bien formada. No se parece a una galaxia espiral típica, pero tampoco parece una galaxia elíptica. Según los colores de sus cúmulos globulares, la galaxia tiene aproximadamente 10 mil millones de años. Sin embargo, incluso los cúmulos globulares son extraños: son dos veces más grandes que los grupos típicos de estrellas. Todas estas rarezas palidecen en comparación con el aspecto más extraño de esta galaxia: a NGC 1052-DF2 le falta la mayor parte, si no la totalidad, de su materia oscura. La galaxia contiene solo una pequeña fracción de materia oscura que los astrónomos esperarían para una galaxia de este tamaño. Pero cómo se formó es un completo misterio. Hubble tomó esta imagen el 16 de noviembre de 2017 utilizando su cámara avanzada para sondeos (ACS). Crédito: NASA, ESA y P. van Dokkum (Universidad de Yale).

Un equipo internacional de investigadores que utilizan el Telescopio Espacial Hubble de la NASA / ESA y varios otros observatorios descubrieron, por primera vez, una galaxia en nuestro vecindario cósmico a la que le falta la mayor parte, si no la totalidad, de su materia oscura. Este descubrimiento de la galaxia NGC 1052-DF2 desafía las teorías y la formación de galaxias aceptadas actualmente y proporciona nuevos conocimientos sobre la naturaleza de la materia oscura. Los resultados se publican en Nature.

Los astrónomos que utilizan el Hubble y varios observatorios terrestres han encontrado un objeto astronómico único: una galaxia que parece no contener casi nada de materia oscura [1]. Hubble ayudó a confirmar con precisión la distancia de NGC 1052-DF2 a 65 millones de años luz y determinó su tamaño y brillo. Sobre la base de estos datos, el equipo descubrió que NGC 1052-DF2 es más grande que la Vía Láctea, pero contiene alrededor de 250 veces menos estrellas, por lo que se clasifica como una galaxia ultradifusa.

Esta imagen muestra el cielo alrededor de la galaxia ultradifusa NGC 1052-DF2.
Fue creado a partir de imágenes que forman parte de Digitized Sky Survey 2.
NGC 1052-DF2 es básicamente invisible en esta imagen. Se encuentra
al sudoeste de la brillante galaxia elíptica NGC 1052, que domina el
campo de visión, y al este de la estrella roja brillante HD 16873.
Crédito: ESA / Hubble, NASA, Digitized Sky Survey 2,
Reconocimiento: Davide de Martin.
"Pasé una hora mirando esta imagen", dice el investigador principal Pieter van Dokkum, de la Universidad de Yale, al recordar haber visto por primera vez la imagen del Hubble de NGC 1052-DF2."Esto es sorprendente: una masa gigantesca tan escasa que ves las galaxias detrás de ella. Literalmente es una galaxia transparente".

Mediciones adicionales de las propiedades dinámicas de diez cúmulos globulares que orbitan la galaxia permitieron al equipo inferir un valor independiente de la masa de las galaxias. Esta masa es comparable a la masa de las estrellas en la galaxia, lo que lleva a la conclusión de que NGC 1052-DF2 contiene al menos 400 veces menos materia oscura de lo que los astrónomos predicen para una galaxia de su masa, y posiblemente ninguna en absoluto [2]. Este descubrimiento es impredecible por las teorías actuales sobre la distribución de la materia oscura y su influencia en la formación de galaxias.

"Se cree convencionalmente que la materia oscura es una parte integral de todas las galaxias: el pegamento que las mantiene unidas y el andamiaje subyacente sobre el que están construidas", explica la coautora Allison Merritt de la Universidad de Yale y el Instituto Max Planck de Astronomía, Alemania. . Y van Dokkum agrega: "Esta sustancia invisible y misteriosa es con mucho el aspecto más dominante de cualquier galaxia. Encontrar una galaxia sin ninguna es completamente inesperado, desafía las ideas estándar de cómo funcionan las galaxias".

Cámara avanzada para Sondeos del Hubble en mantenimiento en el laboratorio.
Crédito: ESA/Hubble & NASA.


Merritt comenta: "No existe una teoría que prediga estos tipos de galaxias; cómo se logra formar una de estas cosas es completamente desconocido".

Aunque contra intuitivo, la existencia de una galaxia sin materia oscura niega las teorías que intentan explicar el Universo sin que la materia oscura forme parte de él [3]: el descubrimiento de NGC 1052-DF2 demuestra que la materia oscura es de alguna manera separable de las galaxias. Esto solo se espera si la materia oscura está ligada a la materia ordinaria a través de nada más que la gravedad.

Gemini South atop Cerro Pachon, Andes Chilenos.
Crédito: Gemini

Mientras tanto, los investigadores ya tienen algunas ideas sobre cómo explicar la materia oscura que falta en NGC 1052-DF2. ¿Un evento cataclísmico como el nacimiento de una multitud de estrellas masivas eliminó todo el gas y la materia oscura? ¿O el crecimiento de la cercana galaxia elíptica masiva NGC 1052 hace miles de millones desempeñó un papel en la deficiencia de materia oscura de NGC 1052-DF2?

Estas ideas, sin embargo, todavía no explican cómo se formó esta galaxia. Para encontrar una explicación, el equipo ya está buscando más galaxias deficientes en materia oscura a medida que analizan las imágenes del Hubble de 23 galaxias ultradifusas, tres de las cuales parecen ser similares a NGC 1052-DF2.

Cúpulas de los telescopios Keck1 & Keck2 en el observatorio Keck en Mauna Kea, Hawaii.
Crédito: NASA/JPL.


Notas.
[1] La galaxia se identificó con Dragonfly Telephoto Array (DFA) y también se observó mediante el Sloan Digital Sky Survey (SDSS). Además del Telescopio Espacial Hubble NASA / ESA, el Observatorio Gemini y el Observatorio Keck se utilizaron para estudiar el objeto con más detalle.

[2] Desde 1884 los astrónomos han invocado la materia oscura para explicar por qué las galaxias no se separan, dada la velocidad a la que se mueven las estrellas dentro de las galaxias. Según la Segunda Ley de Kepler, se espera que las velocidades de rotación de las estrellas disminuyan con la distancia desde el centro de una galaxia. Esto no se observa

[3] La teoría MOND, Dinámica newtoniana modificada, sugiere que los fenómenos usualmente atribuidos a la materia oscura se pueden explicar modificando las leyes de la gravedad. El resultado de esto sería que siempre se debe detectar una firma generalmente atribuida a la materia oscura, y es una consecuencia inevitable de la presencia de materia ordinaria.

Más información.
El Telescopio Espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la ESA y la NASA.

Los resultados se publicaron en un artículo titulado "Una galaxia sin materia oscura" en la revista Nature, enlace a la publicación.

El equipo internacional de astrónomos en este estudio consiste en P. van Dokkum (Universidad de Yale, EE. UU.), S. Danieli (Universidad de Yale, EE. UU.), Y. Cohen (Universidad de Yale, EE. UU.), A. Merritt (Universidad de Yale, EE. Instituto Max Planck de Astronomía, Alemania), AJ Romanowsky (Universidad Estatal de San José, EE. UU .; Observatorios de la Universidad de California, EE. UU.), R. Abraham (Universidad de Toronto, Canadá), J. Brodie (Observatorios de la Universidad de California, EE. UU.), C. Conroy (Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica , EE. UU.), D. Lockhurst (Universidad de Toronto, Canadá), L. Mowla (Universidad de Yale, EE. UU.), E. O'Sullivan (Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica, EE. UU.) Y J. Zhang (Universidad de Toronto, Canadá).

Crédito de la imagen: NASA, ESA, P. van Dokkum (Universidad de Yale)

Contactos
Pieter van Dokkum
Universidad de Yale
Yale, EE. UU.
Tel: +001 2034323019
Correo electrónico: pieter.vandokkum@yale.edu

Allison Merritt
Instituto Max Planck de Astronomía
Heidelberg, Alemania
Tel: +49 6221 528-455
Correo electrónico: merritt@mpia.de

Mathias Jäger
ESA / Hubble, oficial de información pública
Garching bei München, Alemania
Tel: +49 176 62397500
Correo electrónico: mjaeger@partner.eso.org

• Publicado en Hubble el 28 de marzo del 2.018.

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