Estudio sobre galaxias arroja dudas sobre la materia oscura fría

¿Diferentes pero similares? Una selección de galaxias desde el estudio revisado.

Desde Physics World . Por Hamish Johnston . Traducción: KC

Las propiedades físicas de la mayoría de las galaxias en el universo pueden ser explicadas en términos de un solo parámetro. Esa es la controvertida conclusión de un equipo de astrónomos en el Reino Unido y EE.UU., que han estudiado unas 200 galaxias utilizando radio telescopios y telescopios ópticos. El equipo cree que su descubrimiento podría significar que la materia oscura fría - una sustancia invisible que algunos astrofísicos han invocado para explicar la formación y el movimiento de las galaxias - no existe. Sin embargo, no todos los astrofísicos están convencidos.

Una de las cuestiones más importantes en la cosmología es cómo las galaxias surgieron a partir de la bola de fuego primordial que siguió a la Gran Explosión. Los físicos creen que la materia ordinaria - la cosa de que están hechas las estrellas - se ha distribuido uniformemente en todo el Universo por la intensa radiación presente después de la Gran Explosión. Eso hace que sea muy poco probable que los montones densos de materia se formasen y crecieran rápidamente para formar galaxias, que es lo que parece haber ocurrido a menos de un mil millones de años después de Bla Gran Explosión.

La solución a este rompecabezas podría recaer en la materia oscura fría (Cold Dark Matter, o CDM, N. del T.) - cosa invisible que interactúa a través de la gravedad, pero no con la radiación electromagnética. La CDM, aducen los astrofísicos, podría no haber sido uniformemente distribuida inicialmente por la radiación sino que ha sido jalada en montones por la gravedad. Estas regiones más densas de CDM luego se convertirían en galaxias arrastrando en su alrededor a la materia y la CDM. Esta opinión es respaldada por observaciones indirectas de la materia oscura, que sugieren que representa la mayor parte de la masa de una galaxia típica.

Muchos astrofísicos creen que este proceso puede ser descrito por la "teoría jerárquica de la formación de galaxias", en la que progresivamente más grandes macizos de materia - y, en última instancia las galaxias - se atraen entre sí, y a menudo se conjuntan en violentos choques. Sin embargo, a causa de este caótico proceso de formación, no debería haber, por tanto, una amplia variedad de tipos de galaxias en el Universo. Esta opinión parece ser respaldada con la observación de que las galaxias tienen propiedades diferentes - tales como radios, masa, tasa de rotación y luminosidad - que no pueden ser relacionadas de una manera sencilla.

Seis en uno

Sin embargo, en la última década o más, los astrónomos han encontrado que existen correlaciones entre algunas propiedades de las galaxias. El radio de una galaxia, por ejemplo, se puede predecir por la medición de la luminosidad. Ahora, sin embargo, Mike Disney en la Universidad de Cardiff y sus colegas afirman haber demostrado que seis importantes propiedades de las galaxias están controladas por un solo parámetro. Aunque el equipo todavía tiene que determinar este parámetro, piensan que está relacionado con la masa de las galaxias (Nature 455 1082).

Según Disney, el descubrimiento hace que sea muy poco probable que las galaxias se formaran de acuerdo con la teoría jerárquica de formación de galaxias. De hecho, va un paso más allá y dice que los resultados del equipo ponen la propia existencia de la CDM en duda - una afirmación que ciertamente irrita a muchos astrofísicos.

El equipo utilizó datos de observación desde el radio telescopio Parkes en Australia para identificar cerca de 300 objetos que parecía que podrían ser galaxias a partir de la ondas de radio emitidas por el hidrógeno neutro. Julianne Dalcanton y sus colegas de la Universidad de Washington posteriormente buscaron a través de los datos ópticos del Sloan Digital Sky Survey (SDSS) para los mismos objetos y encontró que 200 de ellos eran realmente galaxias.

Único parámetro

Utilizando los datos de ambos telescopios, el equipo clasificó las galaxias en términos de seis propiedades independientes. Se trata de dos radios ópticos (que definen el tamaño de las regiones de una galaxia que emiten el 50% y el 90% de la luz del objeto), la luminosidad, la masa de hidrógeno neutro en la galaxia, la dinámica de masas (que incluye la materia oscura), y el color de la galaxia. A continuación, el equipo llevó a cabo un análisis estadístico de los datos y encontró correlaciones entre cinco de estas seis propiedades - lleva a la conclusión de que la estructura de estas galaxias es controlado por un solo parámetro. Aunque el equipo no pudo concluir exactamente lo que este parámetro es, Disney dice que parece haber una fuerte relación con la masa de las galaxias.

Disney argumenta que la conclusión del equipo está en contradicción con la teoría jerárquica de formación de galaxias, según la cual la estructura de una galaxia sería fuertemente influenciada por la naturaleza de las colisiones que la formó. "Si este fuera el caso, habría esperado ver de 4 a 5 parámetros independientes", dice. Y porque la teoría jerárquica tiene a la CDM en su base, Disney cree que el estudio del equipo proporciona fuerte evidencia de que la CDM no existe. "Tal vez nuestras observaciones podrían explicarse por la CDM, pero yo no apostaría por ello", dijo.

No todo el mundo está convencido

No es de extrañar: no todos están de acuerdo con Disney. Richard Bower de la Universidad de Durham en el Reino Unido dijo a physicsworld.com que los defensores de la CDM son conscientes de las correlaciones entre las propiedades de las galaxias y estan tratando de explicarlas. "La teoría ha sido probado con éxito contra una serie de correlaciones", dice Bower, pero admitió que los defensores de la CDM aún no han de demostrado que la teoría puede tratar con este método de análisis.

Bower dice que se piensa que la fusión de galaxias es ahora menos importante de lo que era en las versiones anteriores de la teoría jerárquica. Como resultado de ello, él confía en que la formación de galaxias se puede explicar utilizando la CDM. Bower también puso en tela de juicio la importancia de la posición dominante del parámetro masa sobre los demás, señalando que las masas de las galaxias variaron en un intervalo dinámico mucho más amplio que los otros parámetros, por lo que no es de extrañar que la masa es la correlación más fuerte.

Disney está ahora estudiando las teorías de la formación de galaxias que no impliquen CDM, sino más bien cuestiones más convencionales como la "nieve de hidrógeno".

Sobre el autor:
Hamish Johnston es editor de physicsworld.com