Mira una galaxia ¿que ves? Probablemente muchas estrellas. Nebulosas también. Y probablemente sea eso. Un montón de estrellas y gas en una variedad de coloridos surtidos; un deleite a la vista. Y enterrado entre esas estrellas, si miraste con suficiente cuidado, puedes encontrar planetas, agujeros negros, enanas blancas, asteroides, y todo tipo de variados y variados extremos. El medio galáctico habitual.

Lo que no verías es de qué está hecha la mayor parte de esa galaxia. No verías lo invisible lo oculto. No verías la mayor parte de esa masa galáctica. No verías la materia oscura.

Las materias oscuras son las que más

La materia oscura es una forma hipotética de materia, y en esa hipótesis estás nadando en ella ahora mismo. Por lo que podemos decir, basado en décadas de cuidadoso, observaciones meticulosas de todo, desde el movimiento de las estrellas dentro de las galaxias hasta el movimiento de las galaxias dentro de los cúmulos, pasando por los primeros momentos del Big Bang y el crecimiento de la estructura en todo el universo (es decir, hemos trabajado muy duro en esto), nuestro cosmos no es lo que parece en la superficie.

El resultado principal:la mayoría de las materias primas de nuestro universo simplemente no interactúan con la luz. Su nombre habitual es "materia oscura, "pero un nombre mejor podría ser un asunto invisible. No estamos exactamente seguros de qué es (todavía estamos trabajando en esa parte), pero la materia oscura parece ser una especie de partícula microscópica que inunda todas las galaxias, imbuyéndolos de masa extra. Debido a que esta materia oscura no interactúa con la luz, no siente nada que ver con la fuerza electromagnética, lo que significa que simplemente pasa a través de la materia normal sin darse cuenta ni importarle ni un ápice.

El peso de la nada

Tan poderosa como es esta materia oscura en términos de explicar problemas profundos y desconcertantes del universo, tiene algunas debilidades. Más destacado, cuando los astrofísicos ejecutan simulaciones por computadora del crecimiento de las galaxias, rastreando su formación y evolución a lo largo de miles de millones de años utilizando toda la física conocida que se utiliza para hacer de una galaxia una galaxia, descubren que la materia oscura tiende a realmente, realmente se agrupan hasta densidades obscenamente altas en el centro de esas galaxias.

Esa es una predicción excelente y elegante por sí sola, pero no coincide del todo con las observaciones. Si bien no podemos ver directamente la materia oscura (recuerde:invisible), podemos ver sus efectos en todo lo demás, incluida la materia normal. Es posible que la materia oscura no juegue al juego electromagnético, pero habla con la gravedad, porque la gravedad es súper amigable y puede hablar con cada fragmento de masa y energía en todo el universo.

Entonces, si llenas una galaxia con materia oscura, y la materia oscura tiende a agruparse mucho en el centro, entonces habrá mucho peso en el centro de la galaxia, aspirando el gas circundante. A medida que ese gas se comprime en el núcleo, se encogerá y colapsará, desencadenando eventos masivos de formación de estrellas, haciendo estallar camadas de nuevas estrellas.

En otras palabras, los núcleos de las galaxias deberían tener montones sobre montones moleculares de gas y estrellas. Y aunque los centros galácticos son lugares muy ricos, no son tan ricos.

La conclusión de que la predicción banal sobre el comportamiento de la materia oscura en los núcleos galácticos no es la historia completa. Dado que tenemos muchas otras buenas razones para creer que la materia oscura es una cosa, la pregunta es:¿qué lo saca del núcleo?

Sacudiendo las cosas

Dale un problema a diez físicos teóricos y te darán una docena de soluciones. Y en el caso de la "cuspidez" de los núcleos de materia oscura, se las han arreglado para sacar todo tipo de explicaciones divertidas. Quizás la materia oscura sea más exótica de lo que pensamos, capaz de interactuar ligeramente consigo mismo a través de una nueva quinta fuerza de la naturaleza, suavizándose en el núcleo. Tal vez la materia oscura sea un poco cálida y enérgica por naturaleza, y le cuesta abrigarse en el centro.

Por interesantes que sean esas opciones, quizás la explicación sea algo más mundano. La materia oscura puede influir en el comportamiento de la materia normal a través de la gravedad, y lo mismo es cierto a la inversa. Aunque son sustancialmente menos voluminosos que sus contrapartes oscuras, la materia regular de nuestro universo puede tirar y tirar y esparcir todo lo demás, aunque sea solo un poquito.

Recientemente, un equipo de astrónomos estudió varias poblaciones de galaxias enanas, donde se podría examinar más fácilmente el vínculo entre la materia oscura y la normal. Utilizaron estas muestras para buscar cualquier relación entre la formación de estrellas y la densidad central. En este escenario, si una galaxia ha experimentado una gran cantidad de formación estelar reciente, desencadenando vientos explosivos de supernova y otros estallidos temperamentales, entonces eso sacaría mucha materia normal del núcleo, y la gravedad haría lo suyo y arrastraría parte de la materia oscura junto con la materia normal.

El estudio encontró un resultado intrigante:las galaxias enanas con mucha formación estelar reciente (siendo "reciente" dentro de los últimos seis mil millones de años) tenían densidades centrales más suaves, mientras que sus hermanos menos activos eran mucho más cursis en sus centros, favoreciendo esta hipótesis de que la materia normal puede influir en la oscuridad. Si bien esto no resuelve completamente el enigma de la naturaleza de la materia oscura, es un paso adelante sustancial.