Detectan una misteriosa galaxia hecha de materia oscura

Del verdadero Lado Oscuro del universo, una representante es.

Crédito: MysteryPlanet.com.ar.

Una galaxia enana recién descubierta ubicada a solo 94 millones de años luz de distancia está desafiando las expectativas. Se llama FAST J0139+4328 y no emite ninguna luz óptica. De hecho, apenas emite luz.

FAST J0139+4328 parece ser lo que se conoce como una galaxia oscura. Aparte de una pequeña cantidad de estrellas, la galaxia parece estar compuesta casi en su totalidad por materia oscura.

«Estos hallazgos proporcionan evidencia observacional de que FAST J0139+4328 es una galaxia enana oscura aislada», escribe un equipo de astrónomos dirigido por Jin-Long Xu de la Academia de Ciencias de China en Pekín. «Y esta es la primera vez que se detecta una en el universo cercano».

La materia oscura es actualmente la principal explicación de una extraña discrepancia entre la cantidad de materia normal o bariónica observada en los rincones del universo y la fuerza de la gravedad necesaria para mantenerla unida. En pocas palabras, simplemente no hay suficiente materia bariónica para dar cuenta de toda la gravedad. Las galaxias giran tan rápido que deberían separarse sin que algo más las una.

Lo que es responsable de esta gravedad adicional sigue siendo esquivo. No parece interactuar con la materia normal de otra forma que no sea a través de la gravedad; ni emite ninguna forma de radiación que podamos detectar actualmente. Simplemente no podemos ver la fuente de esta masa extra.

La teoría de la materia oscura, obviamente, no es perfecta. Uno de los problemas es una discrepancia entre las simulaciones de la distribución de la materia oscura en el universo y la cantidad de galaxias enanas que vemos orbitando galaxias más grandes. Hay muchas menos galaxias enanas de las que sugieren las simulaciones. Esto se conoce como el problema de las galaxias enanas.

Es posible que simplemente no podamos detectar algunos tipos de galaxias enanas, como aquellas con muy pocas estrellas, que consisten principalmente en gas y materia oscura. Encontrar suficientes ayudaría a resolver todo el déficit de galaxias enanas.

Se han identificado algunas galaxias oscuras candidatas, pero están muy cerca de otras estructuras, lo que las hace difíciles de distinguir de las masas de escombros arrancadas por fuerzas gravitacionales más fuertes. Una candidata ideal estaría a la deriva por sí misma, aislada en el espacio, donde su identidad no podría confundirse.

Para buscar tal galaxia, Xu y sus colegas utilizaron el radiotelescopio FAST en China; en un proyecto de «relleno» mientras llevaban a cabo un programa de observación de emisiones de radio de grandes nubes de gas de hidrógeno atómico neutro (HI) en el espacio intergaláctico.

La ubicación de FAST J0139+4328 en (a) óptica, (b) infrarrojo cercano, (c) ultravioleta cercano y (d) infrarrojo medio. Los círculos amarillos en (a) y (b) son estrellas en primer plano. Crédito: Xu et al., arXiv, 2023.

Y dieron en el blanco: las ondas de radio emitidas por una nube de HI a 94 millones de años luz de distancia eran consistentes con una galaxia de disco giratorio, sin la luz óptica que se esperaba de una. Las observaciones de seguimiento en infrarrojo y ultravioleta revelaron unas pocas estrellas débiles.

En conjunto, los datos permitieron a los investigadores determinar las propiedades de la galaxia, a la que llamaron FAST J0139+4328. Según los cálculos, tiene un límite superior de estrellas con un valor de 690.000 masas solares, y contiene HI con un valor de 83 millones de masas solares. La masa bariónica total de la galaxia registra alrededor de 110 millones de masas solares.

Esto, empero, es solo una gota en el océano de la masa total de la galaxia. El equipo pudo calcular la velocidad de rotación de FAST J0139+4328 y, a partir de ahí, su masa total, que llegó a 5.100 millones de masas solares. Eso significaría que la galaxia está compuesta por alrededor del 98 por ciento de materia oscura.

Un artículo que describe el descubrimiento ha sido aceptado para su publicación en The Astrophysical Journal Letters y está disponible en el servidor de preimpresión arXiv.

Fuente: arXiv/SciAl. Edición: MP.