Estudio de galaxias arroja dudas sobre la materia oscura fría.

Las propiedades físicas de la mayor parte de galaxias del universo pueden explicarse en términos de un único parámetro. Esta es la controvertida conclusión a la que han llegado astrónomos del Reino Unido y Estados Unidos, que han estudiado unas 200 galaxias usando telescopios ópticos y de radio. 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 movimiento de las galaxias — no existe. No obstante, no todos los astrofísicos están convencidos.

Una de las cuestiones más importantes en la cosmología, es cómo surgieron las galaxias a partir de la bola de fuego primigenia que siguió al Big Bang. Los físicos creen que la materia común — el material que forma las estrellas — se habría distribuido igualmente por todo el universo gracias a la intensa radiación presente tras el Big Bang. Esto hace muy improbable que densos trozos de materia se formasen y crecieran rápidamente formando galaxias, que es lo que parece haber sucedido menos de mil millones de años tras en Big Bang.

LA solución a este misterio podría estar en la materia oscura fría (CDM) — material invisible que interactúa a través de la gravedad pero no mediante radiación electromagnética. La CDM, según dicen los astrofísicos, inicialmente no habría sido distribuida equitativamente por la radiación sino que en lugar de esto habría empujado a las galaxias a unirse en cúmulos por la gravedad. Estas regiones más densas de CDM evolucionarían en galaxias arrastrando la materia de alrededor y la CDM. Esta visión está respaldada por observaciones indirectas de materia oscura, las cuales sugieren que cuenta con la mayor parte de la masa de una galaxia común.

Muchos astrofísicos creen que este proceso puede describirse mediante al “Teoría Jerárquica de Formación Galáctica”, en la cual cúmulos cada vez mayores de materia — y finalmente las galaxias — se atraen entre sí y se fusionan en frecuentes colisiones violentas. Pero debido a este caótico proceso de formación, debería, por tanto, haber una amplia variedad de tipos de galaxias en el universo. Esta visión parece estar respaldada por la observación de que las galaxias tienen varias propiedades — tales como su radio, masa, índice de rotación y luminosidad — que no pueden relacionarse de una forma simple.

Seis en uno

No obstante, en la última década aproximadamente, los astrónomos han encontrado que existen correlaciones entre algunas de las propiedades de las galaxias. El radio de una galaxia, por ejemplo, puede predecirse midiendo su luminosidad. Ahora, no obstante, Mike Disney de la Universidad de Cardiff y sus colegas afirman haber demostrado que seis importantes propiedades de las galaxias están controladas únicamente por un parámetro. Aunque el equipo aún tiene que identificar este parámetro, creen que está relacionado con la masa de las galaxias.

De acuerdo con Disney, el descubrimiento hace muy improbable que las galaxias se hayan formado de acuerdo con la Teoría Jerárquica de Formación Galáctica. Es más, va un paso más lejos y dice que los resultados de su equipo ponen en entredicho la propia existencia de la CDM — una afirmación que ciertamente irritará a muchos astrofísicos.

El equipo usó datos observaciones tomados del radiotelescopio Parkes en Australia para identificar aproximadamente 300 objetos que parecía que podría ser galaxias a partir de las ondas de radio emitidas por el hidrógeno neutro. Julianne Dalcanton y sus colegas de la Universidad de Washington buscaron entonces los mismos objetos a través de los datos ópticos del Estudio Digital del Cielo Sloan (SDSS) y encontraron que 200 de ellas eran, efectivamente, galaxias.

Único parámetro

Usando datos de ambos telescopios, el equipo clasificó las galaxias en términos de seis propiedades independientes. Estas fueron dos radios ópticos (los cuales definen el tamaño de las regiones de una galaxia que emite entre un 50 y un 90 por ciento de la luz del objeto); la luminosidad; la masa del hidrógeno neutro en la galaxia; la masa dinámica (la cual incluye la materia oscura); y el color de la galaxia. El equipo entonces llevó a cabo un análisis estadístico de los datos y encontró cinco correlaciones entre estas seis propiedades — llevándolos a concluir que la estructura de estas galaxias está controlada sólo por un parámetro. Aunque el equipo fue incapaz de concluir exactamente qué parámetro es, Disney dice que parece haber una fuerte relación con la masa de las galaxias.

Disney argumenta que el hallazgo del equipo está en oposición con la Teoría Jerárquica de Formación Galáctica, de acuerdo a la cual, la estructura de una galaxia estaría fuertemente influida por la naturaleza de las colisiones que la formaron. “Si este fuese el caso habríamos esperado ver 4 o 5 parámetros independientes”, dice. Y dado que la teoría jerárquica tiene sus raíces en la CDM, Disney cree que el estudio del equipo proporciona una prueba sólida de que la CDM no existe. “Tal vez nuestras observaciones podría explicarse mediante la CDM, pero no apostaría por ello”, comentó.

No todo el mundo está convencido

No es sorprendente que no todo el mundo está 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 están tratando de explicarlas. “La teoría ha sido comprobada exitosamente contra un número de correlaciones individuales”, dijo Bower, pero admitió que los defensores de la CDM aún tienen que demostrar que la teoría puede tratar con este método de análisis.

Bower dice que ahora se piensa que la fusión de galaxias es menos importante de lo que era en anteriores versiones de la teoría jerárquica. Como resultado, confía que la formación galáctica pueda explicarse usando la CDM. Bower también cuestionó el significado del predominio del parámetro de masa respecto a los otros, apuntando que la masa de las galaxias varió a lo largo de un rango dinámico mucho más amplio que otros parámetros, por lo que no es sorprendente que la correlación de la masa fuese más fuerte.

Disney está ahora explorando teorías de formación galáctica que no impliquen la CDM, sino alguna materia más convencional como la “nieve de hidrógeno”.

Fuente: Kanija