Un equipo internacional de astrofísicos de la Universidad de Surrey, la Universidad Carnegie Mellon y ETH Zürich ha encontrado evidencia de que la materia oscura puede calentarse y moverse como resultado de la formación de estrellas en las galaxias.

Se cree que la materia oscura constituye la mayor parte de la masa del Universo. Sin embargo, como no interactúa con la luz de la misma manera que la materia normal, solo se puede observar a través de sus efectos gravitacionales.

Cuando se forman estrellas, los vientos fuertes pueden empujar el gas y el polvo lejos del corazón de la galaxia. Como resultado, el centro de la galaxia tiene menos masa, lo que afecta la gravedad de la materia oscura restante.

Con menos atracción gravitatoria, la materia oscura gana energía y migra fuera del centro; un efecto llamado “calentamiento de la materia oscura”.

El Estudio

En un nuevo estudio, el profesor Justin Read de la Universidad de Surrey y sus colegas se dispusieron a buscar pruebas de la materia oscura en las galaxias enanas cercanas.

Midieron la cantidad de materia oscura en los centros de 16 galaxias enanas con historias de formación de estrellas muy diferentes.

Descubrieron que las galaxias que dejaron de formar estrellas hace mucho tiempo tenían densidades de materia oscura más altas en sus centros que las galaxias que aún forman estrellas. Esto apoya la teoría que sugiere que las galaxias más antiguas tienen menos calentamiento de materia oscura.

La formación de estrellas en galaxias enanas puede “calentar” lentamente la materia oscura, empujándola hacia el exterior. La imagen de la izquierda muestra la densidad del gas de hidrógeno de una galaxia enana simulada, vista desde arriba. La imagen de la derecha muestra lo mismo para una galaxia enana real, IC 1613.

En la simulación, las repetidas entradas y salidas de gas hacen que la intensidad del campo gravitacional en el centro de la enana fluctúe. La materia oscura responde a esto emigrando desde el centro de la galaxia, un efecto conocido como “calentamiento de materia oscura”.

“Encontramos una relación verdaderamente notable entre la cantidad de materia oscura en los centros de estas pequeñas galaxias enanas y la cantidad de formación de estrellas que han experimentado a lo largo de sus vidas”, dijo el profesor Read.

“La materia oscura, en el centro de las galaxias enanas formadoras de estrellas, parece haber sido calentada y expulsada”.

Los hallazgos proporcionan una nueva restricción en los modelos de materia oscura: la materia oscura debe poder formar galaxias enanas que exhiben un rango de densidades centrales determinadas, y esas densidades deben relacionarse con la cantidad de formación de estrellas.

“Este estudio puede ser la evidencia del ‘arma humeante’ que nos lleva un paso más cerca de comprender qué es la materia oscura”, dijo el coautor del estudio, el profesor Matthew Walker, de la Universidad Carnegie Mellon.

“Nuestro descubrimiento de que la materia oscura puede calentarse y moverse ayudará a motivar la búsqueda de una partícula de materia oscura”, concluyen diciendo los astrofísicos.

Crédito de imagen: Justin Read et al.

Referencia del documento científico:
JI. Leer et al. La materia oscura se calienta en galaxias enanas. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volumen 484, Número 1, marzo de 2019, páginas 1401–1420; doi: 10.1093 / mnras / sty3404