Las pequeñas galaxias pueden perder su materia oscura en confrontaciones con las galaxias Goliat

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Cuando las galaxias pequeñas se encuentran con otras más masivas, las primeras enfrentan un ultimátum: asimilarse o ser destruidas. Pero un nuevo estudio sugiere que hay una tercera alternativa: confrontar la galaxia más grande y pagar un costo en materia oscura.

Un nuevo artículo publicado el lunes en la revista Naturaleza Astronomía detalla un estudio que utilizó simulaciones de galaxias por computadora de alta potencia que mostró que, contrariamente a las suposiciones de los astrónomos, las galaxias pueden existir sin un halo circundante de materia oscura, que los científicos también creen que es esencial para la formación de galaxias. El truco es que tales galaxias deben sobrevivir a encuentros cercanos con galaxias mucho más masivas, atravesar la galaxia más grande y ser despojadas de su materia oscura.

Es un hallazgo que no solo amplía la comprensión de los científicos sobre la evolución y el comportamiento galáctico, sino que preserva el importante papel que desempeña la materia oscura en el universo y sugiere importantes experimentos futuros para el telescopio espacial James Webb lanzado recientemente.

El nuevo estudio surgió de dos descubrimientos que amenazaron con sacudir los cimientos de las galaxias tal como las entienden los astrónomos.

En 2018, un equipo de astrónomos de Yale descubrió una galaxia enana: NGC 1052-DF2 — que poseía poca o ninguna materia oscura. La materia oscura es una forma misteriosa de materia que se cree que constituye el 85% del universo. Aunque los científicos no pueden verlo, pueden ver los efectos gravitatorios de la materia oscura, y se cree que el enigmático material ayuda a las galaxias a formarse y mantener su forma.

«La razón por la que creemos que hay materia oscura es al observar los movimientos de las estrellas en la galaxia: se mueven demasiado rápido y debe haber algo que mantenga unidas a esas estrellas», dijo Jorge Moreno, profesor asistente de física y astronomía. en Pomona College, California, y autor principal del nuevo artículo. «Es como si la materia oscura fuera el pegamento que mantiene todo unido».

una segunda galaxia, CAG 114905, también se descubrió recientemente que tiene poca o ninguna materia oscura y, en conjunto, tales observaciones plantearon un problema real para los astrónomos que estudian las galaxias. Aquí había entidades que la astrofísica dijo que no deberían existir.

“Cuando la gente descubrió una y luego otra galaxia sin materia oscura, toda la comunidad entró en pánico”, dijo el Dr. Moreno. Lo que se pensaba que era una parte fundamental del comportamiento de las galaxias acababa de demostrarse incorrecto, y algunos científicos incluso cuestionaron la realidad de la materia oscura en sí. «Dijeron, ‘tal vez no necesitamos ninguna materia oscura, sino que necesitamos modificar las leyes de la física».

El Dr. Moreno no es un astrónomo observador que observa galaxias distantes a través de un telescopio. En cambio, usa supercomputadoras para modelar el comportamiento de las galaxias utilizando los datos recopilados de las observaciones y las leyes de la física, ya que se cree que funcionan en todo el cosmos.

Es una técnica que tiene sus ventajas ya que el ciclo de vida de una galaxia abarca millones o incluso miles de millones de años.

“En una simulación, puedes ver la evolución en minutos”, dijo. “Puedes ver la galaxia desde que nace, cuando es niño, cuando es adolescente y cuando se vuelve adulto”.

En diciembre de 2020, el Dr. Moreno estaba ejecutando una simulación en un nuevo paquete de software que le permitió simular amplias franjas del universo que consisten en miles de galaxias. Era una simulación que asumía que la materia oscura era esencial para la formación y estructura de galaxias y, sin embargo, la simulación comenzó a generar galaxias que carecían de un halo de materia oscura. También mostró cómo llegaron de esa manera: un encuentro con un vecino más masivo.

Se asumió que las galaxias más pequeñas que orbitan galaxias más grandes serían destruidas, desgarradas por la gravedad de la galaxia más masiva, o serían asimiladas, devoradas y absorbidas por el sistema galáctico más grande.

“Lo que encontramos es que estas galaxias en realidad no eligen una u otra, sino que encuentran una tercera forma de sobrevivir”, dijo el Dr. Moreno, que compara con David confrontando al gigante Goliat en la Biblia. “Atraviesan la galaxia, la atraviesan varias veces y sobreviven. Por alguna razón sobreviven, pero pagan un precio: terminan renunciando a su materia oscura”.

Esta prueba de concepto tiene varias implicaciones. Primero ofrece una explicación de las galaxias observadas y su desconcertante falta de materia oscura, y uno de los astrónomos del equipo que descubrió NGC 1052-DF2, Shany Danieli, es el segundo autor del nuevo artículo.

Pero el hallazgo también fortalece la evidencia de la realidad de la materia oscura en el universo.

“No podemos deshacernos del modelo Dark Matter. De hecho, hemos guardado el modelo”, dijo el Dr. Moreno. “La gente decía, ‘sabes, podría darse el caso de que la materia oscura esté mal y necesitamos encontrar alternativas’. Mi artículo alivia esas preocupaciones”.

La tercera implicación de los nuevos hallazgos se aplica fuera del mundo de la ciencia y la astrofísica, pero dentro del mundo de los humanos que hacen ciencia y astrofísica.

“Este descubrimiento añade una nueva dimensión. Tienes más de dos opciones: puedes asimilarte, puedes ser destruido o simplemente puedes enfrentarte a Goliat”, dijo el Dr. Moreno. “Soy uno de los pocos astrónomos de color que hace simulaciones y tengo raíces indígenas. Entonces, para mí, eso resuena mucho en mí con la historia de mi gente que, algunos de ellos asimilados, algunos de ellos fueron destruidos”.

El propio Dr. Moreno tomó un tercer camino, el de elegir hacerse un lugar en la comunidad astronómica para que las personas que se parecen a él puedan ser incluidas. Y aunque él mismo no tiene herencia cherokee, nombró a las galaxias creadas en su simulación en honor a los siete clanes de esa tribu nativa americana: pájaro, azul, venado, pelo largo, pintura, patata salvaje y lobo. El Dr. Moreno no es Cherokee, pero un colega y amigo suyo es Cherokee.

“Así es como aprendo sobre esos nombres”, dijo el Dr. Moreno. “Le pregunté y consultó con los ancianos Cherokee, básicamente, pidiéndome permiso para usar los nombres y dijeron que sí”.

Pero el nuevo estudio no solo refuerza las teorías de la materia oscura o explica las observaciones recientes. Hace predicciones específicas sobre lo que deberían ver los astrónomos observadores mientras continúan observando los cielos.

“Hacemos una predicción de que el 30% de las galaxias masivas deberían tener al menos un satélite sin materia oscura”, dijo el Dr. Moreno. «Hace unas semanas, lanzamos el JWST, el telescopio espacial James Webb, y es un instrumento ideal para que la gente vaya y mire alrededor de otras galaxias masivas y vea si pueden encontrar satélites como este».

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