Imagen en color compuesta de NGC1052-DF2 construida a partir de observaciones utilizando el espectrógrafo de objetos múltiples Gemini (GMOS) en Gemini North en Maunakea de Hawai. La galaxia ultradifusa se observó utilizando imágenes profundas en dos filtros (g 'e i'). Crédito:Observatorio Gemini / NSF / AURA / Keck / Jen Miller
Las galaxias y la materia oscura van de la mano; normalmente no se encuentra uno sin el otro. Entonces, cuando los investigadores descubrieron una galaxia, conocido como NGC1052-DF2, que está casi completamente desprovisto de material, ellos se sorprendieron.
"Encontrar una galaxia sin materia oscura es inesperado porque este invisible, sustancia misteriosa es el aspecto más dominante de cualquier galaxia, ", dijo el autor principal Pieter van Dokkum de la Universidad de Yale." Durante décadas, pensamos que las galaxias comienzan su vida como gotas de materia oscura. Después de eso sucede todo lo demás:el gas cae en los halos de materia oscura, el gas se convierte en estrellas, se acumulan lentamente, luego terminas con galaxias como la Vía Láctea. NGC1052-DF2 desafía las ideas estándar de cómo pensamos que se forman las galaxias ".
La investigación, publicado en el número 29 de marzo de la revista Naturaleza , acumuló datos de los observatorios Gemini North y W. M. Keck, ambos en Maunakea, Hawai, el telescopio espacial Hubble, y otros telescopios de todo el mundo.
Dado su gran tamaño y apariencia tenue, Los astrónomos clasifican a NGC1052-DF2 como una galaxia ultradifusa, un tipo de galaxia relativamente nuevo que se descubrió por primera vez en 2015. Las galaxias ultradifusas son sorprendentemente comunes. Sin embargo, ninguna otra galaxia de este tipo, descubierta hasta ahora, carece tanto de materia oscura.
"NGC1052-DF2 es una rareza, incluso entre esta clase inusual de galaxias, "dijo Shany Danieli, un estudiante graduado de la Universidad de Yale en el equipo.
Para mirar aún más profundamente en esta galaxia única, el equipo utilizó el espectrógrafo de objetos múltiples Gemini (GMOS) para capturar imágenes detalladas de NGC1052-DF2, evaluar su estructura, y confirmar que la galaxia no tenía signos de interacciones con otras galaxias.
"Sin las imágenes de Géminis diseccionando la morfología de la galaxia, hubiéramos carecido de contexto para el resto de los datos, "dijo Danieli." Además, La confirmación de Gemini de que NGC1052-DF2 no está interactuando actualmente con otra galaxia nos ayudará a responder preguntas sobre las condiciones que rodearon su nacimiento ".
Van Dokkum y su equipo vieron por primera vez NGC1052-DF2 con la matriz de telefoto Dragonfly, un telescopio hecho a medida en Nuevo México que diseñaron para encontrar estas galaxias fantasmales. NGC1052-DF2 se destacó en marcado contraste cuando se hicieron comparaciones entre imágenes de Dragonfly Telephoto Array y Sloan Digital Sky Survey (SDSS). Las imágenes de la libélula muestran un objeto tenue "parecido a una gota", mientras que los datos de SDSS revelan una colección de fuentes puntuales relativamente brillantes.
Además de las observaciones de Géminis, Para evaluar aún más esta inconsistencia, el equipo diseccionó la luz de varias de las fuentes brillantes dentro de NGC1052-DF2 utilizando el espectrógrafo de imágenes profundas de múltiples objetos (DEIMOS) y el espectrómetro de imágenes de baja resolución (LRIS) de Keck, identificando 10 cúmulos globulares. Estos cúmulos son grandes grupos compactos de estrellas que orbitan el núcleo galáctico.
Los datos espectrales obtenidos con los telescopios Keck revelaron que los cúmulos globulares se movían mucho más lento de lo esperado. Cuanto más lento se mueven los objetos en un sistema, menos masa hay en ese sistema. Los cálculos del equipo muestran que toda la masa de la galaxia podría atribuirse a la masa de las estrellas, lo que significa que casi no hay materia oscura en NGC1052-DF2.
Izquierda:la galaxia ultradifusa es rica en cúmulos globulares, que contienen la clave para comprender el origen y la masa de este misterioso objeto. Derecha:una mirada más cercana a uno de los cúmulos globulares dentro de la galaxia, que son mucho más brillantes de lo normal, el más brillante emite casi tanta luz como el más brillante dentro de la Vía Láctea. El espectro, obtenido por el Observatorio Keck muestra las líneas de absorción utilizadas para determinar la velocidad de este objeto. Se observaron diez grupos, proporcionando la información necesaria para determinar la masa de la galaxia, revelando su falta de materia oscura. Crédito:Observatorio Gemini / NSF / AURA / W.M. Observatorio Keck / Jen Miller / Joy Pollard
"Si hay alguna materia oscura, es muy poco ", explicó van Dokkum." Las estrellas de la galaxia pueden representar toda la masa, y no parece haber espacio para la materia oscura ".
"Keck está en un grupo muy pequeño de telescopios que incluso podrían intentar estas observaciones, porque necesita un telescopio grande para medir estas velocidades precisas, ", agregó van Dokkum." Keck también tiene algunos de los mejores espectrógrafos del mundo para medir las velocidades de objetos débiles. Tuvimos la oportunidad de verificar y asegurarnos de obtener el mismo resultado dentro de las incertidumbres, y eso nos dio la confianza de que estábamos haciendo las cosas bien ".
Los resultados del equipo demuestran que la materia oscura es separable de las galaxias. "Este descubrimiento muestra que la materia oscura es real - tiene su propia existencia separada aparte de otros componentes de las galaxias, "dijo van Dokkum.
Los cúmulos globulares y la estructura atípica de NGC1052-DF2 han dejado perplejos a los astrónomos que buscan determinar las condiciones en las que se formó esta galaxia.
"Es como si tomas una galaxia y solo tienes el halo estelar y los cúmulos globulares, y de alguna manera se olvidó de hacer todo lo demás, ", dijo van Dokkum." No hay ninguna teoría que predijera este tipo de galaxias. La galaxia es un completo misterio ya que todo en ella es extraño. Se desconoce por completo cómo se forma realmente una de estas cosas ".
Sin embargo, los investigadores tienen algunas ideas. NGC1052-DF2 reside a unos 65 millones de años luz de distancia en una colección de galaxias que está dominada por la galaxia elíptica gigante NGC 1052. La formación de galaxias es turbulenta y violenta, y van Dokkum sugiere que el crecimiento de la incipiente galaxia masiva hace miles de millones de años quizás jugó un papel en la deficiencia de materia oscura de NGC1052-DF2.
Otra idea es que un evento cataclísmico dentro de la extraña galaxia, como el nacimiento de una miríada de estrellas masivas, barrió todo el gas y la materia oscura, detener la formación de estrellas.
Estas posibilidades son especulativas, sin embargo, y no explica todas las características de la galaxia observada, añaden los investigadores.
El equipo continúa la búsqueda de más galaxias deficientes en materia oscura. Están analizando imágenes del Hubble de otras 23 galaxias difusas. Tres de ellos parecen compartir similitudes con NGC1052-DF2, que van Dokkum planea seguir en los próximos meses en el Observatorio Keck.
"Todas las galaxias que conocíamos antes tienen materia oscura, y todos caen en categorías familiares como galaxias espirales o elípticas, ", dijo van Dokkum." Pero, ¿qué obtendrías si no hubiera materia oscura en absoluto? Quizás esto es lo que obtendría ".
