Descubierta una enorme población de 'galaxias ultra oscuras'

Descubierta una enorme población de ‘galaxias ultra oscuras’

Descubrimiento de una enorme población de

A unos 321 millones de años luz de nosotros se encuentra el cúmulo Coma, una agrupación masiva de más de 1000 galaxias. Sin embargo, algunas de sus galaxias son un poco inusuales: son increíblemente oscuras. Tan tenues, de hecho, que se han ganado el título de «galaxias ultra oscuras» (UDG). (El término es en realidad «galaxias ultradifusas» porque su materia visible está finamente dispersa, aunque algunas fuentes han utilizado «ultraoscuro» y, seamos sinceros, suena mucho mejor). Esto se descubrió a principios de este año en un estudio que identificó 47 galaxias de este tipo.

La oscuridad no es necesariamente inusual en una galaxia. La mayor parte de la luz de una galaxia proviene de sus estrellas, por lo que cuanto más pequeña sea una galaxia (y, por lo tanto, cuantas menos estrellas tenga), más débil será. Encontramos muchas galaxias enanas significativamente más tenues que sus primas más grandes.

Lo que era tan inusual acerca de estos 47 era que no eran lo suficientemente pequeños como para explicar su oscuridad. De hecho, muchas de ellas tienen aproximadamente el tamaño de nuestra propia Vía Láctea (con un diámetro que oscila entre 1,5 y 4,6 kiloparsecs, en comparación con los 3,6 de la Vía Láctea), pero solo tienen alrededor de una milésima parte de las estrellas de la Vía Láctea. Los autores del estudio reciente interpretan que esto significa que estas galaxias deben estar aún más dominadas por la materia oscura que las galaxias ordinarias.

encuentra la oscuridad

Intrigado por esta tentadora observación, un grupo de investigadores construyó un estudio más detallado. Usando datos de archivo del telescopio Subaru de 8,2 metros, examinaron la región del cielo en cuestión y descubrieron más UDG, incluido 854. Dado que las imágenes con las que estaban trabajando no cubren el cúmulo en su totalidad, los investigadores estimaron que debería haber alrededor de 1000 UDG visibles en el clúster en total.

Hay muchas pequeñas advertencias a esta conclusión. Primero, no es seguro que todas estas galaxias estén realmente en el cúmulo de Coma, ya que algunas podrían estar en la misma línea de visión. Sin embargo, es muy probable que la mayoría de ellos estén en el clúster. Si los UDG no forman parte del clúster, probablemente sean una muestra típica de lo que observaríamos en ninguna pedazo de cielo del mismo tamaño que el avistamiento de Subaru. Si eso es cierto, entonces el Universo tiene una cantidad absurdamente alta de UDG, y ya deberíamos haber visto más de ellos.

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En esta parte particular del cielo, la concentración de UDG es más fuerte hacia el centro del cúmulo de coma. Aunque esto no prueba que sean parte del grupo, es fuertemente sugerente.

Tira y afloja oscuro

La relación entre las galaxias oscuras y el cúmulo probablemente tenga algo que ver con el mecanismo que hizo que las UDG fueran tan oscuras en primer lugar. Estas galaxias habrían tenido suficiente suministro de gas para formar estrellas, por lo que algo debe haber evitado que eso sucediera. Esto podría deberse a que el gas fue despojado de alguna manera de su galaxia o porque algo cortó el suministro de gas desde otro lugar.

El entorno denso del clúster podría ser responsable de esto. Las interacciones gravitatorias pueden separar las galaxias o despojarlas de gas. Estos encuentros también pueden agotar el gas cerca de las galaxias, cortando la entrada de material nuevo. Dado que hay muchas galaxias girando alrededor del denso cúmulo, hay muchas oportunidades para que esto le suceda a una galaxia desafortunada. Las víctimas de estos ataques vampíricos podrían oscurecerse y perder su capacidad de formar estrellas. Ni vivos ni muertos, estos cuerpos aún vagan por el Universo, tal vez esperando para despojar a las galaxias desprevenidas de su gas.

Pero a diferencia de los mordidos por los vampiros de las películas, las galaxias tienen una forma de contraatacar. En lugar de dejar que su sangre (o en este caso el gas) sea succionada, la propia gravedad de la galaxia puede adherirse a ellos. Y dado que la mayor parte de la masa de una galaxia está en forma de materia oscura, la misteriosa sustancia es bastante significativa en la disputa por el material de formación de estrellas de la galaxia. Cuanta más materia oscura contenga una galaxia, más probable será que retenga su material a medida que pasan otras galaxias.

«Creemos que algo invisible debe estar protegiendo los frágiles sistemas estelares de estas galaxias, algo con una gran masa», dijo Jin Koda, astrofísico de la Universidad de Stony Brook y autor principal del artículo. «Es muy probable que ese ‘algo’ sea una cantidad excesiva de materia oscura».

El papel que juega la materia oscura en esta lucha es útil para los investigadores aquí en la Tierra. Si quieren saber cuánta materia oscura contiene uno de estos UDG, solo tienen que mirar cuánta materia ha retenido la galaxia. Si bien los resultados de un encuentro con galaxias son complicados y dependen de muchos factores, esta técnica al menos puede darles una idea aproximada.

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cerca del núcleo

Cerca del núcleo del cúmulo de Coma, hay una mayor densidad de galaxias y muchas más oportunidades para que las galaxias pierdan su gas durante los encuentros. Las fuerzas de marea son mucho más fuertes allí y, como tal, se necesita más materia oscura para seguir aferrándose a la materia.

La muestra más pequeña de UDG del estudio anterior no vio ninguno muy cerca del núcleo, y parecía seguro asumir que cualquier UDG potencial más profundo se había desgarrado por completo. Esto proporcionó una pista sobre la cantidad de materia oscura que contienen estas galaxias: no es suficiente para mantenerlas unidas en el núcleo. Los autores de este estudio utilizaron esta información para establecer un límite superior para el porcentaje de materia oscura en los UDG, pero fue muy alto, hasta el 98 %. Pero es poco probable que incluso las galaxias con un 98% de materia oscura sobrevivan al tosco centro del cúmulo.

Entonces, en el nuevo estudio, los investigadores no esperaban encontrar UDG más cerca del núcleo. Pero lo hicieron. Estas galaxias se resuelven con menos claridad porque, en el centro del cúmulo, más interferencias de los objetos de fondo desenfocan la vista. Pero suponiendo que se hayan identificado correctamente, contienen incluso más materia oscura que la estimación anterior: más del 99 %. No hay duda de que estos UDG hacen honor a su nombre (no oficial), porque todo lo que incluye el UDG (estrellas, agujeros negros, planetas, gases) representa menos del uno por ciento de la masa de la galaxia.

En la oscuridad

El descubrimiento de tantas galaxias oscuras en el cúmulo de Coma es un paso adelante en la exploración de estos objetos. (Nota: algunos de los objetos incluidos en el estudio habían sido descubiertos previamente y enumerados en catálogos de galaxias, pero se clasificaron de manera inconsistente, y muchos no se identificaron como UDG en absoluto). El gran tamaño de la muestra del estudio comparativo refuerza sus conclusiones y también proporciona una imagen más detallada de cómo surgieron estas galaxias oscuras.

Sin embargo, quedan muchas preguntas por responder para trabajos futuros. Todavía no está claro exactamente cuántos de los objetos identificados en el estudio son en realidad parte del Coma Cluster, aunque es probable que la mayoría lo sea. Otra cuestión es si la distribución UDG del Cúmulo Coma es la típica de otros cúmulos, lo que determinará hasta qué punto los resultados de este estudio pueden extrapolarse a otros lugares del Universo. El modelado también debería proporcionar una visión más detallada de las complejas interacciones de las galaxias en el cúmulo, incluidos los mecanismos exactos responsables de la creación de UDG.

Sobre todo, los UDG ofrecen una excelente oportunidad para observar y estudiar la materia oscura. Situaciones como esta, donde se pueden observar las interacciones de la materia oscura con la materia bariónica (ordinaria), están maduras para el estudio.

«Este descubrimiento de galaxias oscuras podría ser la punta del iceberg», dijo el Dr. Koda. «Podemos encontrar más si buscamos galaxias más débiles incrustadas en una gran cantidad de materia oscura, con el Telescopio Subaru y las observaciones adicionales pueden revelar este lado oculto del Universo».

Cartas del Diario Astrofísico2015. DOI: 10.1088/2041-8205/807/1/L2 (sobre DOI)

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