Un equipo dirigido por astrónomos de la Universidad de California, Orilla, ha descubierto que algunas galaxias enanas pueden parecer hoy libres de materia oscura a pesar de que se formaron como galaxias dominadas por materia oscura en el pasado.

Las galaxias que parecen tener poca o ninguna materia oscura (material no luminoso que se cree que constituye el 85% de la materia en el universo) complican la comprensión de los astrónomos sobre el contenido de materia oscura del universo. Tales galaxias, que se han encontrado recientemente en observaciones, desafiar un modelo cosmológico utilizado por los astrónomos llamado Lambda Cold Dark Matter, o LCDM, donde todas las galaxias están rodeadas por un halo de materia oscura masivo y extendido.

Las galaxias libres de materia oscura no se comprenden bien en la comunidad astronómica. Una forma de estudiar los posibles mecanismos de formación de estas elusivas galaxias —las galaxias ultradifusas DF2 y DF4 son ejemplos— es encontrar objetos similares en simulaciones numéricas y estudiar su evolución temporal y las circunstancias que conducen a la pérdida de materia oscura.

Jessica Doppel, estudiante de posgrado en el Departamento de Física y Astronomía de UC Riverside y primer autor de un artículo de investigación publicado en el Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society , explicó que en un universo LCDM todas las galaxias deberían estar dominadas por la materia oscura.

"Ese es el desafío, ", dijo." Encontrar análogos en las simulaciones de lo que ven los observadores es significativo y no está garantizado. Comenzar a precisar los orígenes de este tipo de objetos y sus poblaciones de cúmulos globulares a menudo anómalas nos permite solidificar aún más nuestro marco teórico de la materia oscura y la formación de galaxias y confirma que no se necesitan formas alternativas de materia oscura. Descubrimos que la materia oscura fría funciona bien ".

Para el estudio, los investigadores utilizaron una simulación cosmológica e hidrodinámica llamada Illustris, que ofrece un modelo de formación de galaxias que incluye la evolución estelar, retroalimentación de supernova, crecimiento del agujero negro, y fusiones. Los investigadores encontraron que un par de "galaxias enanas" en cúmulos tenían un contenido estelar similar, números de cúmulos globulares, y masa de materia oscura como DF2 y DF4. Como sugiere su nombre, una galaxia enana es pequeña, que comprende hasta varios miles de millones de estrellas. A diferencia de, la vía Láctea, que tiene más de 20 galaxias enanas conocidas orbitando alrededor, tiene de 200 a 400 mil millones de estrellas. Los cúmulos globulares se utilizan a menudo para estimar el contenido de materia oscura de las galaxias, especialmente enanos.

Los investigadores utilizaron la simulación Illustris para investigar el origen de extrañas galaxias enanas como DF2 y DF4. Encontraron análogos simulados de enanas sin materia oscura en forma de objetos que habían evolucionado dentro de los cúmulos de galaxias durante mucho tiempo y habían perdido más del 90% de su materia oscura a través de la eliminación de las mareas, es decir, la eliminación de material por las fuerzas de las mareas galácticas. .

"Curiosamente, el mismo mecanismo de eliminación de mareas es capaz de explicar otras propiedades de enanas como DF2 y DF4, por ejemplo, el hecho de que son galaxias 'ultradifusas', "dijo la coautora Laura Sales, profesor asociado de física y astronomía en la UCR y consejero de posgrado de Doppel. "Nuestras simulaciones sugieren una solución combinada tanto para la estructura de estas enanas como para su bajo contenido de materia oscura. Posiblemente, La pérdida de masa de marea extrema en galaxias enanas normales es la forma en que se forman los objetos ultradifusos ".

En colaboración con investigadores del Instituto Max Planck de Astrofísica en Alemania, El grupo de ventas está trabajando actualmente con simulaciones mejoradas que presentan una física más detallada y una resolución numérica aproximadamente 16 veces mejor que la simulación de Illustris.

"Con estos datos, podremos extender nuestro estudio a enanos de menor masa, que son más abundantes en el universo y se espera que haya más materia oscura dominada en sus centros, haciéndolos más difíciles de explicar, "Dijo Doppel." Exploraremos si la eliminación de las mareas podría proporcionar un camino para agotar a las enanas de su contenido interno de materia oscura. Planeamos hacer predicciones sobre el estelar de los enanos, cúmulo globular, y contenido de materia oscura, que luego compararemos con observaciones futuras ".