Astrónomos descubren una extraña galaxia sin materia oscura

Hace tres años, Filippo Fraternali y sus colegas vieron media docena de galaxias misteriosamente difusas, que parecían ciudades en expansión de estrellas y gas. Pero a diferencia de casi todas las demás galaxias que se hayan visto, incluida nuestra propia Vía Láctea, no parecían estar envueltas en enormes masas de materia oscura, que normalmente mantendrían juntas esas metrópolis estelares con su gravedad. Los científicos eligieron una para acercarse, una galaxia de tamaño modesto a unos 250.000 años luz de distancia, y apuntaron hacia ella las 27 antenas de radiotelescopio del Very Large Array en Nuevo México.

Después de recopilar 40 horas de datos, mapearon las estrellas y el gas y confirmaron lo que habían insinuado las instantáneas anteriores: "El contenido de materia oscura que inferimos en esta galaxia es mucho, mucho más pequeño de lo que cabría esperar", dice. Fraternali, astrónomo del Instituto Astronómico Kapteyn de la Universidad de Groningen en los Países Bajos. Si el equipo o sus competidores encuentran otras galaxias similares, podría representar un desafío para la visión de los científicos sobre la materia oscura, la perspectiva dominante en el campo durante al menos 20 años. Fraternali y su equipo publicaron sus hallazgos en diciembre en el Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society.

Con base en décadas de observaciones con telescopios y simulaciones por computadora, los científicos han llegado a pensar en la materia oscura como el esqueleto oculto del cosmos; sus "articulaciones" son grupos masivos de partículas invisibles que albergan galaxias grandes y pequeñas. Pero Fraternali no es el primero en vislumbrar una excepción a esa regla. Hace unos años, Pieter van Dokkum, astrónomo de Yale, y sus colegas descubrieron galaxias similares con el telescopio Hubble que también parecían carecer de materia oscura. “Estas galaxias que encontramos en 2018 crearon mucha controversia, discusión y trabajo de seguimiento porque fueron inesperadas y difíciles de explicar”, dice van Dokkum.

Esas otras galaxias vivían en un entorno abarrotado, donde las galaxias vecinas más grandes vuelan con frecuencia, posiblemente llevándose consigo la materia oscura. Por el contrario, la galaxia de Fraternali está bastante aislada, sin vecinos tan molestos, por lo que su escasez de materia oscura no se puede explicar de esa manera. “Podría ser muy significativo”, dice van Dokkum. "¿Cómo se juntan las estrellas y el gas en ese lugar sin la ayuda de la materia oscura?"

Estos extraños objetos han llegado a ser llamados "galaxias ultradifusas". Son valores atípicos extremos: en términos de su masa, son minúsculos, pero están dispersos en grandes distancias. Algunos son tan grandes como la Vía Láctea, pero con solo una centésima parte de estrellas, o incluso menos. Están tan cerca de ser transparentes que son difíciles de espiar en el cielo nocturno. “Son un poco más débiles en el centro, por lo que son difíciles de detectar. Ahora, con mejores telescopios y observaciones más profundas, se han vuelto más conocidas”, dice Mireia Montes, astrónoma del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial en Baltimore y experta en este tipo de galaxias.

A partir de la década de 1960, la astrónoma estadounidense Vera Rubin y otros revelaron por primera vez la existencia probable de materia invisible u "oscura" mientras medían la rapidez con que las estrellas de las galaxias giran alrededor del centro, mostrando que las estrellas internas orbitan a velocidades diferentes que las externas. Con base en la rotación de esas estrellas, los científicos calcularon cuánta masa debe tener la galaxia para mantenerlas en órbita constante, en lugar de ser arrojadas al espacio. Para muchas galaxias, esa masa era muchas veces mayor que la de todas las estrellas sumadas. Los científicos resolvieron el problema infiriendo la presencia de algún tipo de materia oscura, que no emite ni refleja luz, y que debe estar formando el resto de la masa que mantiene unida a la galaxia.