En el lado izquierdo, vemos los resultados de una simulación por computadora en la que Eridanus II reside dentro de un 'halo' de materia oscura densa, como se esperaba en el modelo cosmológico estándar. El cúmulo de estrellas (en verde) se disuelve rápidamente en este modelo. Podemos, por lo tanto, descarte este modelo ya que hoy vemos un antiguo cúmulo de estrellas superviviente en Eridanus II. En el lado derecho, vemos una simulación por computadora similar en la que Eridanus II reside en un 'halo' de materia oscura de densidad mucho más baja. En este modelo, el cúmulo de estrellas no solo sobrevive sino que crece hasta un tamaño que coincide con el cúmulo de estrellas observado en Eridanus II, marcado por el círculo verde en el medio. Crédito:Imagen de observación tomada de Crnojevi et al. 2016; imagen compuesta producida por el Dr. Maxime Delorme (Universidad de Surrey).
Astrofísicos de la Universidad de Surrey y la Universidad de Edimburgo han creado un nuevo método para medir la cantidad de materia oscura en el centro de diminutas galaxias "enanas".
La materia oscura constituye la mayor parte de la masa del Universo, sin embargo, sigue siendo esquivo. Dependiendo de sus propiedades, puede estar densamente concentrado en los centros de las galaxias, o distribuidos más suavemente en escalas más grandes. Al comparar la distribución de la materia oscura en las galaxias con modelos detallados, los investigadores pueden probar o descartar diferentes candidatos a materia oscura.
Las restricciones más estrictas sobre la materia oscura provienen de las galaxias más pequeñas del Universo, "galaxias enanas". Las más pequeñas contienen solo unos pocos miles o decenas de miles de estrellas, las llamadas enanas "ultra débiles". Galaxias tan diminutas encontrado orbitando cerca de la Vía Láctea, se componen casi en su totalidad de materia oscura. Si se pudiera trazar un mapa de la distribución de la materia oscura en estas diminutas galaxias, podría proporcionar información nueva y emocionante sobre su naturaleza. Sin embargo, estando completamente desprovisto de gas y conteniendo muy pocas estrellas, hasta hace poco no existía un método viable para realizar esta medición.
En un estudio publicado por el Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society ( MNRAS ), un equipo de científicos de la Universidad de Surrey ha desarrollado un nuevo método para calcular la densidad interna de materia oscura de las galaxias enanas, incluso si no tienen gas y muy pocas estrellas. La clave del método es hacer uso de uno o más cúmulos de estrellas densos que orbitan cerca del centro de la enana.
Los cúmulos de estrellas son colecciones de estrellas unidas gravitacionalmente que orbitan dentro de las galaxias. A diferencia de las galaxias, Los cúmulos de estrellas son tan densos que sus estrellas se dispersan gravitacionalmente entre sí, lo que hace que se expandan lentamente. El equipo de investigación obtuvo la nueva información clave cuando se dieron cuenta de que la velocidad de esta expansión depende del campo gravitacional en el que orbita el cúmulo de estrellas y, por lo tanto, sobre la distribución de la materia oscura en la galaxia anfitriona. El equipo utilizó un gran conjunto de simulaciones por computadora para mostrar cómo la estructura de los cúmulos de estrellas es sensible a si la materia oscura está densamente empaquetada en el centro de las galaxias. o distribuido más suavemente. Luego, el equipo aplicó su método a la galaxia enana "ultra-tenue" recientemente descubierta, Eridanus II, encontrando mucha menos materia oscura en su centro de lo que muchos modelos hubieran predicho.
El Dr. Filippo Contenta de la Universidad de Surrey y autor principal del estudio dijo:"Hemos desarrollado una nueva herramienta para descubrir la naturaleza de la materia oscura y los resultados ya son emocionantes. Eridanus II, una de las galaxias más pequeñas conocidas, tiene menos materia oscura en su centro de lo esperado. Si se encuentran resultados similares para una muestra más grande de galaxias, esto podría tener implicaciones de amplio alcance para la naturaleza de la materia oscura ".
Profesor Mark Gieles, Profesor de Astrofísica en la Universidad de Surrey e Investigador Principal del proyecto del Consejo Europeo de Investigación (ERC) que financió el proyecto, agregó:"Comenzamos este proyecto de ERC con la esperanza de poder utilizar los cúmulos de estrellas para aprender sobre la materia oscura, por lo que es muy emocionante que haya funcionado".
Profesor Justin Read, coautor del estudio de la Universidad de Surrey, agregó:"Es un desafío entender nuestros resultados para Eridanus II si la materia oscura comprende una partícula 'fría' que interactúa débilmente, el modelo actualmente favorecido para la materia oscura. Una posibilidad es que la materia oscura en el centro mismo de Eridanus II fuera" calentado "por la violenta formación de estrellas, como lo sugieren algunos modelos numéricos recientes. Más tentador, sin embargo, La posibilidad es que la materia oscura sea más compleja de lo que hemos asumido hasta la fecha ".
El Dr. Jorge Peñarrubia de la Escuela de Física y Astronomía de la Universidad de Edimburgo dijo:"Estos hallazgos brindan una visión fascinante de la distribución de la materia oscura en las galaxias dominadas por la materia más oscura en el Universo, y existe un gran potencial para lo que este nuevo método pueda descubrir en el futuro ".
