La materia oscura y la materia ordinaria podrían tener interacción directa

Las partículas elementales que del halo de materia oscura en galaxias espirales y las de la materia ordinaria podrían tener interacción directa entre sí.

Para este análisis, publicado recientemente en la revista Astronomy and Astrophysics, se estudió una gran cantidad de galaxias distantes, a unos siete mil millones de años luz de distancia. Esta nueva investigación representa un paso adelante en nuestra comprensión de la materia oscura, el elemento escurridizo de nuestro universo que ha sido teorizado en base a sus efectos demostrables en los cuerpos celestes. Los científicos involucrados en el proyecto indican que entre las galaxias actuales y sus antepasadas de siete mil millones de años antes, se pudo ver que no solo existe una región inexplicable con una densidad constante de la materia oscura, sino también que sus dimensiones aumentan con el tiempo.

 

Las partículas elementales que forman el halo de materia oscura en galaxias espirales y las que forman la materia ordinaria podrían tener interacción directa entre sí, según un nuevo estudio.

La teoría prevaleciente actual utilizada para describir el universo, conocida como Lambda-Materia Oscura Fría, que postula que las partículas de materia oscura fría son inertes y no interactúan con ninguna otra partícula, excepto gravitacionalmente, no concuerda con esta nueva hipótesis planteada por Gauri Sharma y Paolo Salucci del International School of Advanced Studies (SISSA), quien junto con Glen Van de Ven de la Universidad de Viena, dieron una nueva mirada a uno de los mayores misterios de la física moderna.

Para este análisis, publicado recientemente en la revista Astronomy and Astrophysics, se estudió una gran cantidad de galaxias distantes, a unos siete mil millones de años luz de distancia. Esta nueva investigación representa un paso adelante en nuestra comprensión de la materia oscura, el elemento escurridizo de nuestro universo que ha sido teorizado en base a sus efectos demostrables en los cuerpos celestes, pero que aún no se ha probado directamente pese a la cantidad de observaciones y experimentos astrofísicos específicos establecidos para este propósito en laboratorios subterráneos dedicados.

La materia oscura constituye aproximadamente el 84% de la masa del cosmos: "Su presencia dominante en todas las galaxias surge del hecho de que las estrellas y el gas de hidrógeno se mueven como si estuvieran gobernados por un elemento invisible", señala Gauri Sharma en un comunicado.

Los intentos realizados hasta el momentos para comprender más la materia oscura se han centrado en galaxias cercanas a la nuestra: "En este estudio, sin embargo", explica Sharma, "por primera vez buscábamos observar y determinar la distribución de la masa de las galaxias espirales con la misma morfología de las cercanas, pero mucho más lejos y, por lo tanto, antes en unos siete mil millones de años. La idea es esencialmente que estos progenitores de galaxias espirales como la nuestra podrían ofrecer pistas fundamentales sobre la naturaleza de la partícula en el corazón del misterio de materia oscura."

Paolo Salucci añade que "al estudiar el movimiento de las estrellas en aproximadamente 300 galaxias distantes, descubrimos que estos objetos también tenían un halo de materia oscura y que, al partir del centro de una galaxia, este halo tiene efectivamente una región en que su densidad es constante". Este rasgo ya se había observado en estudios que examinaron galaxias cercanas, algunas de las cuales también fueron obra de SISSA.

Sharma dice que "como resultado del contraste entre las propiedades de las galaxias espirales cercanas y distantes” esta afirmación la realiza ya que en esta investigación se ha demostrado que esta región central tenía algo que era completamente inesperado en el contexto del llamado "modelo estándar de cosmología". Sharma continúa expresando “entre las galaxias actuales y sus antepasadas de siete mil millones de años antes, pudimos ver que no solo existe una región inexplicable con una densidad constante de la materia oscura, sino también que sus dimensiones aumentan con el tiempo como si estuvieran sujetas a un proceso de expansión y dilución constante".

"En la investigación que publicamos recientemente", dice Sharma, "ofrecemos evidencia de la interacción directa entre la materia oscura y la materia ordinaria, que con el tiempo acumula lentamente una región de densidad constante desde el centro de la galaxia hacia el exterior". Esta evidencia es muy difícil de explicar si las partículas de materia oscura no interactuaron, como postula el modelo Lambda-CDM.

Y aún hay más. "Sorprendentemente, la región anterior con densidad constante se expande con el tiempo. Es un proceso muy lento, pero inexorable", afirma Salucci. ¿Una posible explicación? "La más sencilla es que, en un principio, cuando se formó la galaxia, la distribución de la materia oscura en el halo esférico era la predicha por la teoría Lambda-CDM, con un pico de densidad en el centro. Más tarde, el disco galáctico que caracteriza a las galaxias espirales, rodeadas por un halo de partículas de materia oscura extremadamente densas. Con el paso del tiempo, el efecto de la interacción que hemos postulado significó que las partículas fueran capturadas por las estrellas o expulsadas hacia los confines de la galaxia".

“Los resultados del estudio plantean preguntas importantes para escenarios alternativos que describen partículas de materia oscura (aparte de Lambda-CDM), como la materia oscura cálida, la materia oscura auto interactiva y la materia oscura ultraligera", dice Sharma.

Este proceso crearía una región esférica de densidad consistente dentro del halo de materia oscura, con dimensiones que aumentan proporcionalmente con el tiempo y finalmente alcanzan las del disco estelar galáctico, como se describe en el artículo de Astronomy and Astrophysics.

 

Referencia:     

Scuola internazionale superiore di studi avanzati. 2022. Distant Galaxies and the true Nature of Dark Matter (Press Release)

Doctor Fisión

Doctor Fision

Divulgador científico especialista en física y astrofísica, y apasionado de la ciencia en general. Autor del bestseller "El Universo Explicado" y de "La Nueva Carrera Espacial". Tiene más de 3 millones de seguidores en redes sociales.

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