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Materia oscura: en busca de lo invisible en las galaxias más pequeñas del universo

Un equipo de científicos ha creado una técnica nueva para medir la materia oscura en el núcleo de galaxias enanas. ¿El secreto de su éxito? Los cúmulos estelares.
Materia oscura: en busca de lo invisible en las galaxias más pequeñas del universo
La materia oscura —una sustancia invisible y extraña que se cree que mantiene unidas las galaxias— sigue siendo uno de los mayores misterios astrofísicos. De hecho, a pesar de suponer el 27 % del universo, es extraordinariamente difícil de detectar. Esto se debe a que, a diferencia de la materia normal, la oscura no absorbe, refleja ni emite luz. De hecho, hasta ahora, sólo se ha podido deducir su existencia a través del efecto gravitacional que ejerce sobre la materia visible.

Ahora bien, un método nuevo para medir la materia oscura en el centro de galaxias enanas podría ofrecer nueva información sobre esta sustancia tan esquiva. Gracias al apoyo del proyecto financiado con fondos europeos CLUSTERS, un equipo de astrofísicos creó esta técnica sirviéndose de los cúmulos estelares. Sus hallazgos se publicaron en «Monthly Notices of the Royal Astronomical Society».

Los cúmulos estelares, y en concreto los globulares, son sistemas antiguos que contienen entre miles y cientos de miles de estrellas que se mantienen unidas entre sí por la gravedad. De hecho, si se estudia el comportamiento de estos cúmulos en el interior de una galaxia se podría llegar a conocer mejor la materia oscura.

Los mejores candidatos para la exploración de los cúmulos estelares son las galaxias más pequeñas del universo, las galaxias enanas. Este tipo de galaxias están dominadas por la materia oscura y algunas de ellas se encuentran en la órbita de la Vía Láctea. Las galaxias enanas más pequeñas, las enanas ultratenues, contienen como mucho decenas de miles de estrellas, una gota en comparación con el océano de entre 200 000 millones y 400 000 millones de estrellas de la Vía Láctea.

Un sondeo de la materia oscura

Para averiguar la composición de la materia oscura, la comunidad científica emplea modelos precisos con los que comparar su distribución en las galaxias. La capacidad para medir la materia oscura sería un primer paso en la resolución del misterio que envuelve su naturaleza, pero la ausencia de gas y la reducida cantidad de estrellas en enanas ultratenues imposibilitan estas mediciones. Sin embargo, los científicos de CLUSTERS han creado un método nuevo.

El elemento fundamental del método propuesto es el empleo de cúmulos estelares densos que orbitan cerca del centro de la galaxia enana. A diferencia de las galaxias, estos cúmulos estelares son tan densos que sus estrellas sufren dispersión gravitacional unas de otras haciendo que crezcan. El equipo al cargo del proyecto se percató de que el campo gravitacional donde orbita el cúmulo estelar y, en consecuencia, la distribución de la materia oscura en la galaxia huésped influyen en la velocidad de expansión del cúmulo.

Las simulaciones informáticas disponibles mostraron que la estructura de los cúmulos estelares refleja si la materia oscura está distribuida de forma homogénea o concentrada en el centro de las galaxias. Los astrofísicos comprobaron su método nuevo en la enana ultratenue Erídano II. Esta es una de las galaxias conocidas más pequeñas y solo posee un cúmulo estelar a unos 147 años luz de su centro. Si bien los resultados apuntan a un núcleo de materia oscura en Erídano II, la materia oscura descubierta fue mucho menor de la esperada.

El profesor Justin Read, coautor del estudio, comentó los descubrimientos en el portal de noticias Phys.org: «Es posible que la materia oscura en el mismo centro de Erídano II se "calentase" mediante procesos violentos de formación estelar, tal y como sugieren algunos modelos matemáticos recientes. Más fascinante resulta otra posibilidad, según la que la materia oscura sería más compleja de lo que se piensa».

Los hallazgos de CLUSTERS (Galaxy formation through the eyes of globular clusters) sobre la materia oscura se están utilizando para ampliar el conocimiento que se posee sobre los cúmulos globulares.

Para más información, consulte:
Página web del proyecto en CORDIS

Fuente: Basado en información del proyecto y en artículos aparecidos en medios de comunicación

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