Ni rastro de materia oscura en cúmulos cercanos a nuestra galaxia

Las observaciones de Fornax, segundo cúmulo de galaxias más cercano a la Tierra, no registran rastro de un posible halo de partículas de materia oscura, desafiando el modelo estándar de cosmología.

 

Según el modelo estándar de cosmología, la gran mayoría de las galaxias están rodeadas por un halo de partículas de materia oscura. Este halo es invisible, pero su masa ejerce una fuerte atracción gravitacional sobre las galaxias cercanas. Un nuevo estudio liderado por la Universidad de Bonn y la Universidad de Saint Andrews (Escocia) desafía esta visión del Universo. Los resultados sugieren que las galaxias enanas del segundo cúmulo de galaxias más cercano a la Tierra, conocido como el cúmulo de Fornax, están libres de tales halos de materia oscura. El estudio apareció en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Las galaxias enanas son galaxias pequeñas y tenues que generalmente se pueden encontrar en cúmulos de galaxias o cerca de galaxias más grandes. Debido a esto, podrían verse afectados por los efectos gravitatorios de sus compañeros más grandes.

"Presentamos una forma innovadora de probar el modelo estándar basado en la cantidad de galaxias enanas que son perturbadas por las 'mareas' gravitatorias de galaxias cercanas más grandes", dijo Elena Asencio, estudiante de doctorado en la Universidad de Bonn y autora principal de la historia. Las mareas surgen cuando la gravedad de un cuerpo atrae de manera diferente a diferentes partes de otro cuerpo. Son similares a las mareas en la Tierra, que surgen porque la Luna tira con más fuerza del lado de la Tierra que mira hacia la Luna.

El cúmulo de Fornax tiene una rica población de galaxias enanas. Observaciones recientes muestran que algunas de estas enanas aparecen distorsionadas, como si hubieran sido perturbadas por el entorno del cúmulo. "Tales perturbaciones en las enanas de Fornax no se esperan según el modelo estándar", dijo Pavel Kroupa, profesor de la Universidad de Bonn y la Universidad Charles de Praga. "Esto se debe a que, según el modelo estándar, los halos de materia oscura de estas enanas deberían protegerlos en parte de las mareas provocadas por el cúmulo".

Los autores analizaron el nivel esperado de perturbación de las enanas, que depende de sus propiedades internas y su distancia al centro del cúmulo gravitacionalmente poderoso. Las galaxias con tamaños grandes pero masas estelares bajas y las galaxias cercanas al centro del cúmulo se perturban o destruyen más fácilmente. Compararon los resultados con su nivel observado de perturbación evidente a partir de fotografías tomadas por el VLT Survey Telescope del Observatorio Europeo Austral.

Elena Asencio afirmó: “La comparación mostró que, si uno quiere explicar las observaciones en el modelo estándar, las enanas de Fornax ya deberían estar destruidas por la gravedad desde el centro del cúmulo incluso cuando las mareas que levanta sobre una enana son sesenta y cuatro veces más débil que la propia gravedad de la enana”.

“Esto no solo es contrario a la intuición, sino que también contradice estudios previos, que encontraron que la fuerza externa necesaria para perturbar una galaxia enana es aproximadamente la misma que la propia gravedad de la enana” asegura Asencio.

A partir de esto, los autores concluyeron que, en el modelo estándar, no es posible explicar las morfologías observadas de las enanas de Fornax de manera autoconsistente. Repitieron el análisis utilizando la dinámica milgromiana (MOND). En lugar de asumir halos de materia oscura que rodean a las galaxias, la teoría MOND propone una corrección de la dinámica newtoniana por la cual la gravedad experimenta un impulso en el régimen de bajas aceleraciones.

"No estábamos seguros de que las galaxias enanas pudieran sobrevivir en el entorno extremo de un cúmulo de galaxias en MOND, debido a la ausencia de halos protectores de materia oscura en este modelo, admitió el Dr. Indranil Banik de la Universidad de St Andrews, "pero nuestros resultados muestran un notable acuerdo entre las observaciones y las expectativas de MOND para el nivel de perturbación de las enanas de Fornax" concluye Banik.

"Es emocionante ver que los datos que obtuvimos con el telescopio de exploración VLT permitieron una prueba tan exhaustiva de los modelos cosmológicos", dijeron Aku Venhola de la Universidad de Oulu (Finlandia) y Steffen Mieske del Observatorio Europeo Austral, coautores del estudio.

Esta no es la primera vez que un estudio que prueba el efecto de la materia oscura en la dinámica y evolución de las galaxias concluye que las observaciones se explican mejor cuando no están rodeadas de materia oscura. "La cantidad de publicaciones que muestran incompatibilidades entre las observaciones y el paradigma de la materia oscura sigue aumentando cada año. Es hora de comenzar a invertir más recursos en teorías más prometedoras", dijo Pavel Kroupa, miembro de las Áreas de Investigación Transdisciplinaria "Modelado" y ''Materia". ” en la Universidad de Bonn.

El Dr. Hongsheng Zhao de la Universidad de St Andrews agregó: “Nuestros resultados tienen importantes implicaciones para la física fundamental. Esperamos encontrar más enanas perturbadas en otros cúmulos, una predicción que otros equipos deberían verificar”.

Referencia:

University of Bonn. 2022.  No trace of dark matter halos. (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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