Aumenta el misterio de la materia oiscura desaparecido de una galaxia
Cuando los astrónomos que usaron el telescopio espacial Hubble de la NASA descubrieron una galaxia extraña que parecía no tener mucha materia oscura, algunos pensaron que el hallazgo era difícil de creer y buscaron una explicación más simple.
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| Esta instantánea del telescopio espacial Hubble revela una inusual galaxia "transparente". La bola de algodón cósmica gigante es tan difusa y sus estrellas antiguas tan esparcidas que a través de ella se pueden ver galaxias distantes en el fondo. Llamada una galaxia ultradifusa, este bicho galáctico es casi tan ancho como la Vía Láctea, pero contiene solo 1/200 del número de estrellas que nuestra galaxia. La galaxia fantasmal no parece tener una región central notable, brazos espirales o un disco. Los investigadores calcularon una distancia más precisa a la galaxia, denominada NGC 1052-DF2, o DF2, utilizando el Hubble para observar unas 5.400 estrellas gigantes rojas envejecidas. Todas las estrellas gigantes rojas alcanzan el mismo brillo máximo, por lo que son criterios fiables para medir distancias a las galaxias. El equipo de investigación estima que DF2 está a 72 millones de años luz de la Tierra. Dicen que la medición de la distancia solidifica su afirmación de que DF2 carece de materia oscura, el pegamento invisible que constituye la mayor parte del contenido del universo. La galaxia contiene a lo sumo una 400ª parte de la cantidad de materia oscura que esperaban los astrónomos. Las observaciones se tomaron entre diciembre de 2020 y marzo de 2021 con la cámara avanzada para encuestas de Hubble. Créditos: CIENCIA: NASA, ESA, STScI, Zili Shen (Yale), Pieter van Dokkum (Yale), Shany Danieli (IAS). PROCESAMIENTO DE IMAGEN: Alyssa Pagan (STScI) |
La materia oscura, después de todo, es el pegamento invisible que constituye la mayor parte de la materia del universo. Todas las galaxias parecen estar dominadas por él; de hecho, se cree que las galaxias se forman dentro de inmensos halos de materia oscura.
Entonces, encontrar una galaxia que carece de material invisible es una afirmación extraordinaria que desafía la sabiduría convencional. Tendría el potencial de alterar las teorías de formación y evolución de galaxias.
Para reforzar su hallazgo original, informado por primera vez en 2018 (Dark Matter Goes Missing in Oddball Galaxy (hubblesite.org)), un equipo de científicos dirigido por Pieter van Dokkum de la Universidad de Yale en New Haven, Connecticut, siguió su estudio inicial con un una mirada más robusta del Hubble a la galaxia, llamada NGC 1052-DF2. Los científicos se refieren a él simplemente como "DF2".
"Nos arriesgamos con nuestras observaciones iniciales del Hubble de esta galaxia en 2018", dijo van Dokkum. "Creo que la gente hizo bien en cuestionarlo porque es un resultado tan inusual. Sería bueno si hubiera una explicación simple, como una distancia incorrecta. Pero creo que es más divertido e interesante si en realidad es una galaxia extraña".
La determinación de la cantidad de materia oscura de la galaxia depende de medidas precisas de qué tan lejos está de la Tierra.
Si DF2 está tan lejos de la Tierra como afirma el equipo de van Dokkum, el contenido de materia oscura de la galaxia puede ser solo un pequeño porcentaje. La conclusión del equipo se basa en los movimientos de las estrellas dentro de la galaxia; sus velocidades están influenciadas por la fuerza de la gravedad. Los investigadores encontraron que el número observado de estrellas representa la masa total de la galaxia y no queda mucho espacio para la materia oscura.
Sin embargo, si DF2 estuviera más cerca de la Tierra, como afirman algunos astrónomos, sería intrínsecamente más débil y menos masivo. La galaxia, por lo tanto, necesitaría materia oscura para explicar los efectos observados de la masa total.
Un mejor criterio
El miembro del equipo Zili Shen, de la Universidad de Yale, dice que las nuevas observaciones del Hubble les ayudan a confirmar que DF2 no solo está más lejos de la Tierra de lo que sugieren algunos astrónomos, sino también un poco más distante que las estimaciones originales del equipo.
La nueva estimación de la distancia es que DF2 es de 72 millones de años luz en comparación con 42 millones de años luz, según lo informado por otros equipos independientes. Esto coloca a la galaxia más lejos que la estimación original de Hubble 2018 de 65 años luz de distancia.
El equipo de investigación basó su nuevo resultado en exposiciones prolongadas con la cámara avanzada para encuestas de Hubble, que proporciona una vista más profunda de la galaxia para encontrar un criterio confiable para precisar la distancia. Apuntaron a estrellas gigantes rojas envejecidas en las afueras de la galaxia que alcanzan el mismo brillo máximo en su evolución. Los astrónomos pueden utilizar el brillo intrínseco de las estrellas para calcular vastas distancias intergalácticas. "El estudio de las gigantes rojas más brillantes es un indicador de distancia bien establecido para las galaxias cercanas", explicó Shen.
Las mediciones más precisas del Hubble solidifican la conclusión inicial de los investigadores de una galaxia deficiente en materia oscura, dicen los miembros del equipo. Entonces, el misterio de por qué al DF2 le falta la mayor parte de su materia oscura aún persiste.
"Para casi todas las galaxias que miramos, decimos que no podemos ver la mayor parte de la masa porque es materia oscura", explicó van Dokkum. "Lo que ves es solo la punta del iceberg con el Hubble. Pero en este caso, lo que ves es lo que obtienes. Hubble realmente muestra todo. Eso es todo. No es solo la punta del iceberg, es todo el iceberg . "
El artículo científico del equipo ha aparecido en The Astrophysical Journal Letters.
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| Esta imagen del telescopio espacial Hubble ofrece una muestra de estrellas rojas envejecidas en la galaxia ultradifusa NGC 1052-DF2 o DF2. La galaxia continúa desconcertando a los astrónomos porque carece de materia oscura, una forma invisible de materia que proporciona el pegamento gravitacional para mantener unidas a las galaxias. Establecer con precisión la distancia de la galaxia a la Tierra es un paso hacia la resolución del misterio. El primer plano a la derecha revela las muchas estrellas gigantes rojas envejecidas en las afueras de la galaxia que se utilizan como marcadores intergalácticos de hitos. Los investigadores calcularon una distancia más precisa a DF2 utilizando Hubble para observar alrededor de 5.400 gigantes rojas. Todas estas estrellas más viejas alcanzan el mismo brillo máximo, por lo que son criterios fiables para medir distancias a las galaxias. El equipo de investigación estima que DF2 está a 72 millones de años luz de la Tierra. Dicen que la medición de la distancia solidifica su afirmación de que DF2 carece de materia oscura. La galaxia contiene a lo sumo una cuarta parte de la cantidad de materia oscura que esperaban los astrónomos, basándose en la teoría y observaciones de muchas otras galaxias. Llamada galaxia ultradifusa, el bicho raro galáctico es casi tan ancho como la Vía Láctea, pero contiene solo 1/200 del número de estrellas que nuestra galaxia. La galaxia fantasmal no parece tener una región central notable, brazos espirales o un disco. Las observaciones se tomaron entre diciembre de 2020 y marzo de 2021 con la cámara avanzada para encuestas de Hubble. Créditos: CIENCIA: NASA, ESA, STScI, Zili Shen (Yale), Pieter van Dokkum (Yale), Shany Danieli (IAS). Procesamiento de imágenes: Alyssa Pagan (STScI) |
Una galaxia sigilosa
DF2 es una bola de algodón cósmica gigante que van Dokkum llama una "galaxia transparente", donde las estrellas se extienden. El bicho raro galáctico es casi tan ancho como la Vía Láctea, pero contiene solo 1/200 del número de estrellas que nuestra galaxia.
La galaxia fantasmal no parece tener una región central notable, brazos espirales o un disco. El equipo estima que DF2 contiene a lo sumo una cuarta parte de la cantidad de materia oscura de lo que esperaban los astrónomos. Cómo se formó la galaxia sigue siendo un completo misterio según las últimas mediciones del equipo.
DF2 no es la única galaxia desprovista de materia oscura. Shany Danieli del Instituto de Estudios Avanzados en Princeton, Nueva Jersey, usó Hubble en 2020 para obtener una distancia precisa a otra galaxia fantasmal, llamada NGC 1052-DF4 (o simplemente DF4), que aparentemente también carece de materia oscura. En este caso, sin embargo, algunos científicos sugieren que la materia oscura puede haber sido eliminada de la galaxia debido a las fuerzas de marea de otra galaxia.
Los investigadores creen que tanto DF2 como DF4 eran miembros de una colección de galaxias. Sin embargo, las nuevas observaciones del Hubble muestran que las dos galaxias están a 6,5 millones de años luz de distancia entre sí, más alejadas de lo que pensaban en un principio. También parece que DF2 se ha alejado de la agrupación y está aislado en el espacio.
Ambas galaxias fueron descubiertas con Dragonfly Telephoto Array en el observatorio New Mexico Skies.
"Ambos probablemente estaban en el mismo grupo y se formaron al mismo tiempo", dijo Danieli. "Entonces, tal vez hubo algo especial en el entorno en el que se formaron".
Los investigadores están buscando más de estas galaxias extrañas. Otros equipos de astrónomos también están buscando. En 2020, un grupo de investigadores descubrió 19 galaxias enanas inusuales que, según dicen, son deficientes en materia oscura (Fuera de la relación bariónica Tully-Fisher: una población de galaxias ultradifusas dominadas por bariones - IOPscience). Sin embargo, será necesario descubrir muchas más galaxias sin materia oscura para resolver el misterio.
Sin embargo, van Dokkum cree que encontrar una galaxia que carece de materia oscura les dice a los astrónomos algo sobre la sustancia invisible. "En nuestro artículo de 2018, sugerimos que si tienes una galaxia sin materia oscura, y otras galaxias similares parecen tenerla, eso significa que la materia oscura es realmente real y existe", dijo van Dokkum. "No es un espejismo".
El telescopio espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la NASA y la ESA (Agencia Espacial Europea). El Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, administra el telescopio. El Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial (STScI) en Baltimore, Maryland, lleva a cabo las operaciones científicas del Hubble. STScI es operado para la NASA por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía en Washington, D.C.
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| El telescopio espacial Hubble de la NASA/ESA en el espacio. Crédito: NASA/ESA |
Créditos: LANZAMIENTO: NASA, ESA, STScI
Contacto con los medios
Donna Weaver
Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial, Baltimore, Maryland
Ray Villard
Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial, Baltimore, Maryland
Contacto científico
Zili Shen
Universidad de Yale, New Haven, Connecticut
Shany Danieli
Instituto de Estudios Avanzados, Princeton, Nueva Jersey
Pieter van Dokkum
Universidad de Yale, New Haven, Connecticut
Enlaces y documentos relacionados
- Artículo científico: El artículo científico de Z. Shen et al., PDF (5.44 MB)
- Portal del Hubble de la NASA
- Lanzamiento de la Universidad de Yale
- Publicación de IAS
- Video de Goddard "Missing Dark Matter Hubble Mystery" (en YouTube)
• Publicado en HubbleSite el 17 de junio del 2021, enlace publicación.
