Nuestra imagen de la evolución cósmica puede verse desafiada por el descubrimiento de una galaxia masiva que parece estar desprovista de materia oscura.
La materia oscura, que representa aproximadamente el 85% de la materia del universo, parece estar ausente de la galaxia NGC 1277, que forma parte del cúmulo de galaxias de Perseo. La galaxia, ubicada a 240 millones de años luz de la Tierra, es el primer conglomerado de estrellas, planetas, polvo y gas del tamaño de la Vía Láctea que no muestra materia oscura.
“Este resultado no encaja en los modelos cosmológicos convencionales que incluyen la materia oscura”, dijo en un comunicado el autor principal e investigador Sebastien Comeron, de la Universidad de La Laguna .
La materia oscura es efectivamente invisible porque no interactúa con la luz como la materia normal que forma las estrellas, los planetas y nosotros mismos. Sin embargo, su presencia puede ser juzgada por interacciones gravitacionales. La existencia de esta sustancia sombría se sugirió por primera vez cuando los astrónomos observaron galaxias masivas girando tan rápido que se habrían estallado si no fuera por la atracción gravitatoria de alguna masa invisible que las mantiene unidas.
Este hecho llevó a los científicos a creer que todas las galaxias grandes están envueltas en una capa de materia oscura, y esto se convirtió en una suposición importante en el desarrollo de las teorías de la evolución galáctica. Pero el descubrimiento de una galaxia que parece no contener materia oscura pone en duda esa suposición.
NGC 1277 se considera una reliquia cósmica porque tiene poca interacción con otras galaxias a su alrededor. Tales galaxias se consideran remanentes de galaxias gigantes que existieron en el universo primitivo. Por lo tanto, estas galaxias relictas ayudan a los astrónomos a comprender cómo se formaron las primeras galaxias.
Para ayudar con esta línea de investigación, Comeron y sus colegas observaron la galaxia reliquia NGC 1277 con un instrumento llamado espectrógrafo de campo integral. Esto les permitió mapear el movimiento de la galaxia, determinar su masa y cómo se distribuye.
Esto mostró que la distribución de la masa total de NGC 1277, que debe incluir la materia oscura, es la misma que la distribución de la masa de su contenido material cotidiano, es decir, estrellas, polvo, gas y planetas. Esto significa que en el radio de la galaxia, el contenido de materia oscura no puede superar el 5%, pero los resultados obtenidos son más consistentes con la ausencia total de materia oscura en NGC 1277.
Esto es sorprendente porque los modelos actuales de evolución cósmica, incluido el Modelo Estándar de Cosmología, sugieren que NGC 1277 debería consistir en entre un 10 % y un 70 % de materia oscura.
“Esta discrepancia entre las observaciones y lo que esperábamos es desconcertante y quizás incluso un desafío para el modelo estándar”, dijo Ignacio Trujillo, miembro del equipo e investigador de la Universidad de La Laguna.
Los científicos detrás del descubrimiento tienen varias ideas sobre por qué NGC 1277 tiene tan poca materia oscura.
“Una es que la interacción gravitacional con el entorno en el cúmulo de galaxias en el que se encuentra esta galaxia le quitó su materia oscura –dice Anna Ferre-Mateu, miembro del equipo e investigadora de la Universidad de La Laguna–. Otra versión es que la materia oscura fue expulsada del sistema cuando la galaxia se formó a partir de la fusión de fragmentos protogalácticos, lo que resultó en una galaxia relicta”.
El equipo no está completamente satisfecho con ninguna de las explicaciones y, por lo tanto, continuará estudiando NGC 1277 con el Telescopio William Herschel (WHT) en el Observatorio Roque de los Muchachos en la isla canaria de La Palma.
Si estudios futuros confirman que esta galaxia reliquia no contiene la forma de materia más misteriosa del universo, los científicos creen que esto no arrojará ninguna duda sobre la existencia de materia oscura. Por el contrario, el equipo cree que desafiará las alternativas a los modelos de materia oscura, las llamadas teorías de la gravedad modificada.
“Aunque la materia oscura en una galaxia en particular pueda perderse, la ley modificada de la gravedad debe ser universal, no puede tener excepciones”, dijo Trujillo. “Entonces, una galaxia sin materia oscura es una refutación de este tipo de alternativa a la materia oscura”.
Sin embargo, las respuestas convincentes tendrán que esperar, admitió Cameron. “El misterio de cómo se puede formar una galaxia masiva sin materia oscura sigue siendo un misterio”, concluyó el científico.
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