El descubrimiento de una galaxia sin materia oscura pone en entredicho las teorías que modifican la gravedad.
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Los modelos cosmológicos de evolución del Universo dependen de la materia oscura. Sin esta no aparecen las grandes estructuras a gran escala que conocemos. La materia oscura, al constituir la mayor parte de la masa del Universo, es la que evoluciona hacia la formación de grumos y la que arrastra a la materia normal por gravedad, que es la que forma las estrellas y galaxias. Podríamos decir que las galaxias actúan como marcadores, como «tinción» que nos dice dónde está la materia oscura.
Esta no es la única prueba de la existencia de materia oscura. La velocidad de las estrellas en las galaxias respecto a la distancia a su centro es otra, pero también lo es el efecto de lente gravitacional, sobre todo en cúmulos de galaxias.
Lo malo es que, después de varias décadas de experimentos, no se han encontrado las partículas que componen dicha materia oscura. Y en este tiempo han aparecido explicaciones alternativas a los fenómenos observados basadas en modificaciones de la teoría de la gravedad. Así, las MOND o la teoría de gravedad de Verlinde sostienen que la materia oscura no existe y que la gravedad se comporta de una manera distinta a lo que creíamos.
No se sabe muy buen por qué, pero estas alternativas parecen tener buena prensa, pese las inconsistencias internas que siempre presentan y su falta de descripción correcta de la realidad.
Una de las pruebas más fuertes en contra de estas alternativas es el cúmulo de Bala (1E 0657-56). Cúmulo galáctico en el que la materia ordinaria y la oscura están desacopladas. La materia ordinaria no siempre sigue la presencia de la materia oscura. La materia oscura y visible van evolucionando y una de ellas puede ser transferida más fácilmente que la otra a un lugar distinto en donde la gravedad sea más intensa. En el caso del cúmulo de Bala el desacoplamiento se da porque, en realidad, este cúmulo es el resultado de la colisión de dos cúmulos.
El efecto de lente gravitatoria en el cúmulo de Bala delata en este caso la presencia de materia oscura en donde no hay materia ordinaria. Una teoría alternativa de la gravedad siempre predecirá el efecto de lente gravitatoria en el lugar en donde esté, se vea, la materia ordinaria y no desviado a un lado.
Esta prueba observacional sería más que suficiente para mandar a la basura las teoría MOND y similares. Ahora se ha encontrado una prueba más en su contra: la galaxia NGC1052-DF2.
Esta galaxia parece carecer completamente de materia oscura. El hallazgo es inesperado porque la propia formación de las galaxias necesita del pozo gravitacional de la materia oscura para formarse. Así que, de algún modo, debe haber perdido esta materia oscura o la galaxia debe de haberse formado de un modo exótico.
La galaxia fue descubierta en 2015 como una galaxia ultradifusa, dado su tamaño y debilidad, en una campaña de observación realizada por el telescopio Gemini y Keck, ambos en el observatorio de Mauna Kea en Hawai. Es la primera galaxia que se conoce que carezca de materia oscura. Así lo indican los datos espectrales y detalles de imagen de esta galaxia que se han analizado en un estudio reciente.
Lo más sorprendente es que NGC1052-DF2 no parece tener interacción con otras galaxias cercanas, lo que podría ayudar a saber cómo fue su formación.
El equipo de Pieter van Dokkum (Yale University) estudió este objeto posteriormente a su descubrimiento con los telescopios antes citados y además usaron datos tomados por el Dragonfly Telephoto Array y del Sloan Digital Sky Survey (SDSS). En algunas imágenes aparecían puntos brillantes que correspondían a cúmulos globulares de estrellas. La identificación de 10 de ellos y el cálculo de sus órbitas permitió el cálculo de la masa de la galaxia y su distribución. Según esto y sus cálculos, las estrellas de la galaxias por sí solas dan cuenta de la masa total de dicha galaxia, lo que demuestra que la galaxia carece de materia oscura o contiene muy poca.
Este descubrimiento demostraría que la materia oscura se puede separar de la galaxias en algunos casos. Aunque, de momento, no hay una buena teoría que explique este tipo de fenómeno. Pero hay algunas ideas al respecto. La galaxia se encuentra a 65 millones de años luz en un cúmulo dominado por la galaxia gigante NGC 1052. Pese a lo que no pueda parecer a nuestra escala humana, la formación de galaxias es turbulenta y violenta en general y sólo vemos un fotograma de lo que ocurre. Van Dokkum sugiere que el crecimiento masivo de NGC 1052 pudo robar la materia oscura de alrededor y dejar a NGC1052-DF2 sin ella. Otra posible explicación es que esta rara galaxia se formara gracias a dos chorros de gas en colisión procedentes de agujeros negros supermasivos.
Los investigadores continúan ahora con la búsqueda de otras galaxias a las que les pase lo mismo a través del análisis de 23 fotos tomadas por el Hubble de galaxias de similar aspecto a NGC1052-DF2. Si hay más casos se podrá elaborar más fácilmente una teoría que explique el fenómeno.
Lo que si hace este caso es dar la puntilla a las moribundas MOND y similares, pues no pueden explicar este caso. Si se aplican estas teorías a esta galaxia entonces predicen efectos exóticos que, simplemente, no están ahí porque no se ven. Algo que, por ejemplo, Verlinde, en una huida hacia adelante, se niega a admitir.
ACTUALIZACIÓN:
La publicación de este trabajo ha estados estos días bajo el escrutinio de la comunidad científica. Al parecer, el resultado no se puede mantener si se tienen en cuenta varios factores. El estudio está basado en el movimiento de unos posibles cúmulos estelares en esta galaxia, pero son pocos los medidos (sólo 10), se han medido con barrar de error muy grandes y el análisis estadístico es flojo. Parece que simplemente no hay suficiente estadística como para mantener que no haya materia oscura en esta galaxia.
Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=6068 [1]
Fuentes y referencias:
Artículo original. [2]
Foto: Gemini Observatory/NSF/AURA/Keck/Jen Miller.