La distribución de materia oscura en los halos galácticos fue diferente en el pasado.
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Hay varias pruebas sobre la existencia de la materia oscura. La típica prueba es la de curva de rotación de las galaxias. La velocidad de las estrellas en una galaxia, que esté más o menos de canto respecto a nuestra visual, puede ser medida fácilmente por efecto Doppler.
Además, se puede ver la distribución de masa debido a la materia ordinaria. Esta daría unas velocidades que irían decreciendo conforme nos alejamos del centro de la galaxia. Sin embargo, lo que se mide es que estas velocidades no disminuyen en esa medida. De hecho, difiere mucho y casi permanece constante. La explicación es la presencia de materia oscura distribuida en forma de un halo que cambia el campo gravitatorio.
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Es aquí en donde nos podemos plantear una pregunta. Si la curva de rotación depende de cómo está distribuida la materia oscura podemos saber cómo ha evolucionado esta materia oscura sin más que observar galaxias lejanas. Cuando más lejos miremos más atrás en el tiempo nos remontaremos.
De este modo, se pueden analizar las curvas de rotación de galaxias situadas a 10.000 millones de años luz para saber cómo estaba distribuida la materia oscura hace 10.000 millones de años. Pues bien, esto es precisamente lo que se ha hecho recientemente, gracias el telescopio VLT de ESO, en una campaña dirigida por Reinhard Genzel (Instituto Max Planck).
Según los resultados obtenidos, la influencia de la materia oscura en el pasado era menor porque estaba menos concentrada. En estas galaxias la velocidad de rotación no es casi constante como pasa en las del presente que vemos en el universo local. En ellas las curvas de rotación de las galaxias presentan una caída abrupta porque las estrellas del borde orbitan mucho más lentamente que las del interior. Por tanto, había menos influencia de la materia oscura en las galaxias del pasado que en las de hoy en día y dan la sensación de que entonces estaban dominadas por materia visible normal.
Para llegar a esta conclusión apuntaron el VLT a seis galaxias lejanas que vemos tal y como eran hace 10.000 millones de años y usaron los espectrógrafos KMOS y SINFONI para obtener sus curvas de rotación. Además, compararon los datos obtenidos con las curvas de rotación de otras 97 galaxias y descarta así fluctuaciones estadísticas, al ser la muestra baja. Las seis galaxias se muestran en un momento en el que el Universo estaba en su máximo de formación de estrellas y galaxias.
Durante ese tiempo, el gas y la materia estaban mezclados, pero el gas fue capaz de desacoplarse de la materia oscura al perder su energía más rápidamente a través de su interacción con la materia visible (bariónica). Este gas formó el disco galáctico lo suficientemente rápido como para que las regiones centrales estuvieran dominadas por materia bariónica. Las altas tasas de acreción de gas fluyendo en las galaxias habría reforzado la presencia de un exceso de materia bariónica.
Pero todos estos efectos no pueden explicar lo medido en la curva de rotación de esas galaxias antiguas en formación, así que hay que recurrir además a una distribución de materia oscura que sea distinta a la actual. Por tanto, la distribución relativa de la materia normal y la materia oscura era significativamente diferente entonces a cómo es hoy en día.
Según la teoría de la materia oscura fría, serían precisamente los grumos de materia oscura los que harían de semillas gravitatorias de las galaxias. De hecho, los halos de materia oscura ayudaron en la formación de galaxias alimentando con gas de fuera a las galaxias según el Universo se expandía.
Como las galaxias de la época de la época de la que hablamos estaban en formación, sus halos de materia oscura también lo estarían y no habrían alcanzado todavía el estado de equilibrio en donde su campo gravitatorio afecta a la curva de rotación de la galaxia.
Este tipo de estudios podría entonces poner límites a las propiedades de la materia oscura, propiedades de las que sabemos muy poco. Haciendo este tipo de análisis a lo largo de distintas distancias, es decir, de distintos tiempos, se podría saber aún más.
Pero el nuevo resultado es, sobre todo, un gran varapalo para las teorías MOND, incluida la gravedad emergente de Verlinde. Estas ideas tratan de explicar lo que se observa a partir de la materia visible y de modificaciones de la gravedad. Pero este nuevo resultado, que sin duda se confirmará aún más conforme se tengan nuevos telescopios que estudien el espacio profundo, apunta a que están equivocadas, pues no pueden explicar a la vez las curvas de rotación actuales y las del pasado.
Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=5401 [1]
Fuentes y referencias:
Artículo original. [2]
Artículos originales. [3]
Ilustración de cabecera: A partir de fotograma de animación en Wikipedia. [4]
Gráfico: Wikipedia.