Comparación de una galaxia convencional (ESO 325-G004) rodeada por un halo de materia oscura que ocupa la placa de escala más pesada, con la galaxia NGC 1277 (izquierda) donde el examen de la distribución de masa no revela materia oscura. Fuente: Diseño: Gabriel Pérez Díaz (IAC). Imagen de NGC 1277: NASA, ESA y M. Beasley (IAC). Imagen ESO 325-G004: NASA, ESA y The Hubble Heritage Team (STScI/AURA); J. Blakeslee (Universidad Estatal de Washington)
Un equipo de científicos liderado por el IAC y el científico de la Universidad de La Laguna (ULL) Sebastién Comrón ha descubierto que la galaxia NGC 1277 no contiene materia oscura. Por primera vez, una galaxia masiva (que tiene una masa varias veces mayor que la de la Vía Láctea) no pudo demostrar la existencia de este componente invisible del universo. “Este resultado no encaja con los modelos cosmológicos actualmente aceptados que incluyen la materia oscura”, explica Comerón.
En el modelo actual de cosmología estándar, las galaxias masivas contienen cantidades significativas de materia oscura, un tipo de materia que no interactúa de la misma forma que la materia normal; la única evidencia de su existencia es la fuerte atracción gravitacional que ejerce sobre las estrellas y el gas cercano, y esta interacción puede observarse.
NGC 1277 se considera el prototipo de una “galaxia reliquia”, es decir, una galaxia que no ha tenido interacciones con sus vecinas. Las galaxias de este tipo son muy raras y se cree que son restos de galaxias gigantes que se formaron en los primeros días del universo.
“La importancia de las galaxias reliquia para comprender cómo se formaron las primeras galaxias fue la razón por la que elegimos observar NGC 1277 con un espectrógrafo de campo integral”, explica Comrón. “A partir de los espectros, creamos mapas cinemáticos que nos permitieron calcular la distribución de la masa en la galaxia dentro de un radio de unos 20.000 años luz”, dice.
El equipo encontró que la distribución de masas en NGC 1277 era simplemente la distribución de estrellas, y de esto infirió que no podría haber más del 5% de materia oscura en el radio observado, aunque las observaciones son consistentes con una ausencia total de esta materia. Hola.
Sin embargo, los modelos cosmológicos actuales predicen que una galaxia con la masa de NGC 1277 debería tener al menos el 10% de su masa en forma de materia oscura y un máximo del 70% en esta forma. “Esta discrepancia entre las observaciones y lo que esperaríamos es un rompecabezas, quizás incluso un desafío para el Modelo Estándar”, señala Ignacio Trujillo, científico del IAC y la ULL que participó en el estudio.
El artículo sugiere dos posibles explicaciones para la falta de materia oscura en NGC 1277. “Una es que la interacción gravitacional con el centro circundante en el cúmulo de galaxias en el que se encuentra esta galaxia ha eliminado la materia oscura”, comentó Anna Ferré-Mateu, científico del IAC y de la ULL, que también participó en el estudio. “En segundo lugar, la materia oscura fue expulsada del sistema cuando la galaxia se formó a partir de la fusión de fragmentos protogalácticos, dando lugar a una galaxia reliquia”.
Para los autores del estudio, ninguna de estas explicaciones es del todo satisfactoria, “por lo que el misterio de cómo se pudo formar una galaxia masiva sin materia oscura sigue siendo un misterio”, subraya Comerón. Para continuar investigando el misterio, el equipo planea realizar nuevas observaciones con el instrumento WEAVE del Telescopio William Herschel (WHT) en el Observatorio del Roque de los Muchachos en la isla canaria de La Palma.
Si se confirma este resultado, que NGC 1277 no tiene materia oscura, pondrá en duda modelos alternativos de materia oscura, es decir, teorías en las que la gravedad se modifica y la mayor parte de la atracción gravitatoria en las galaxias se debe a un pequeño cambio en la ley de la gravedad a gran escala. “Aunque la materia oscura en una determinada galaxia se puede perder, la ley de la gravedad modificada debe ser universal, no puede tener excepciones, por lo que una galaxia sin materia oscura es lo opuesto a este tipo de alternativa de materia oscura”, señala Trujillo.
Los resultados de la investigación se publican en la revista Astronomía y Astrofísica.
Proporcionado por el Instituto de Astrofísica de Canarias