La materia oscura comprende alrededor del 85% de toda la materia del universo. Aunque la materia ordinaria absorbe, refleja y emite luz, la materia oscura no se puede ver directamente, lo que dificulta su detección. Su existencia se infiere de sus efectos gravitacionales sobre la materia visible, el material que forma estrellas, planetas y otros objetos en el cosmos.
Las galaxias están formadas por estos dos tipos de material. La materia oscura se distribuye en halos, que son enormes estructuras que rodean a las galaxias, mientras que la materia ordinaria está presente principalmente en las regiones centrales donde se encuentran la mayoría de las estrellas.
Tradicionalmente, los estudios observacionales de la evolución galáctica se han centrado en el papel de la materia ordinaria, aunque sea una fracción bastante pequeña de la masa de una galaxia. Desde hace décadas existen predicciones teóricas sobre el efecto que debería tener la materia oscura en la evolución de las galaxias. Sin embargo, a pesar de numerosos esfuerzos, no existe un consenso claro al respecto.
Ahora, una investigación liderada por un equipo del IAC ha conseguido confirmar, por primera vez mediante observaciones, el efecto de la materia oscura en la evolución de las galaxias. El trabajo está publicado en la revista Nature Astronomy. .
"La materia oscura tiene un efecto evidente sobre las galaxias porque podemos medirla, pero el efecto que hemos encontrado sobre la evolución de las galaxias es algo que se había propuesto, aunque no disponíamos de una técnica para estudiarlo observacionalmente", explica Laura Scholz Díaz, investigador predoctoral del IAC y primer autor del artículo.
Para estudiar el efecto de la materia oscura, el equipo se ha concentrado en la diferencia entre la masa de las estrellas de una galaxia y la masa que se puede inferir de su rotación, llamada masa dinámica total.
La investigación demostró que las edades, el contenido de metales, la morfología, el momento angular y la velocidad de formación de las estrellas dependen no sólo de la masa de esas estrellas, sino también de la masa total, y esto implica incluir el componente de materia oscura. que se ajusta a las estimaciones de la masa del halo.
"Hemos visto que en galaxias con igual masa de estrellas, sus poblaciones estelares se comportan de manera diferente dependiendo de si el halo tiene más, o menos, materia oscura, es decir, se modifica la evolución de una galaxia, desde su formación hasta la actualidad". "Por el halo que la contiene. Si tiene un halo más o menos masivo, la evolución de la galaxia en el tiempo será diferente, y esto se reflejará en las propiedades de las estrellas que contiene", añade Ignacio Martín. Navarro, investigador del IAC y coautor del artículo
En el futuro, el equipo planea medir poblaciones de estrellas a diferentes distancias del centro de la galaxia y demostrar si esta dependencia de las propiedades de las estrellas del halo de materia oscura se mantiene en todos los radios. Un siguiente paso en la investigación permitirá estudiar la relación entre los halos de materia oscura y la estructura a gran escala del universo.
"Estos halos de materia oscura no se crean solos, sino que están conectados por filamentos que forman parte de una estructura a gran escala, llamada red cósmica", dice Scholz. "La masa del halo parece modificar las propiedades de su galaxia, pero podría ser el resultado de la posición que ocupa cada halo dentro de la red cósmica. En los próximos años queremos ver el efecto de esta estructura a gran escala en el contexto que estamos estudiando", explica.
Este estudio se basa en 260 galaxias del CALIFA (Calar Alto Legacy Integral Field Area), un proyecto internacional en el que el IAC participa activamente bajo la coordinación de Jesús Falcón Barroso, otro coautor del artículo.
"Este estudio proporciona información espectral y una cobertura espacial de galaxias sin precedentes", dice. "Estas galaxias se observaron en una configuración de alta resolución para obtener mediciones detalladas de sus propiedades cinemáticas, lo que nos permitió estudiar los movimientos de las estrellas con mucha precisión y así inferir las masas totales de las galaxias."
Más información: Laura Scholz-Díaz et al, Propiedades bariónicas de galaxias cercanas a través de la relación de masa dinámica estelar a total, Nature Astronomy (2024). DOI:10.1038/s41550-024-02209-8
Proporcionado por Instituto de Astrofísica de Canarias
