La simulación cósmica muestra cómo las galaxias con deficiencia de materia oscura se enfrentan a Goliat y sobreviven

Joanna Thompson: Esta es la ciencia de 60 segundos de Scientific American. Soy Joanna Thompson.

En 2018, un grupo de astrónomos de Yale descubrió algo extraño: dos galaxias que casi no tenían materia oscura. La observación causó conmoción en los círculos científicos, porque parecía ir en contra de todo lo que los astrofísicos creían saber sobre la formación de galaxias. Pero es posible que los investigadores hayan descubierto recientemente el mecanismo que hace posibles estas llamadas “galaxias deficientes en materia oscura”.

En astronomía, la materia se presenta en dos tipos: materia oscura y bariones.

Adams: Bariones es una forma elegante de decir materia regular.

Thompson: Se trata de Betsey Adams, astrónoma de Astron, el Instituto de Radioastronomía de los Países Bajos, que no participó en la investigación. A diferencia de la materia bariónica, la materia oscura es invisible.

Adams: El punto de la materia oscura es que no podemos verla, ya sabes, no emite radiación, no la observamos con nuestros telescopios. Lo que observamos son los bariones, la materia normal. Y para inferir la presencia de Materia Oscura, buscamos sus efectos gravitacionalmente.

Thompson: La materia oscura actúa como el pegamento invisible que mantiene unidas a las galaxias. Alrededor del 85% de una galaxia promedio está compuesta de materia oscura y, sin ella, los astrónomos creen que la mayoría de las galaxias no tendrían suficiente gravedad para tomar forma.

Tropezar con una galaxia sin materia oscura es un poco como encontrar un huracán sin viento. Entonces, ¿de dónde diablos vinieron las galaxias oscuras sin materia de los astrónomos de Yale? Esa pregunta llamó la atención de jorge morenoastrónomo del Pomona College en Claremont, California.

moreno: Muchos de nosotros estábamos asustados. Fue como un gran desafío para nuestro paradigma.

Thompson: Moreno es parte de un equipo que trabaja en un programa informático expansivo y muy detallado diseñado para simular la fusión de galaxias. [Jorge Moreno et al., Galaxies lacking dark matter produced by close encounters in a cosmological simulation]

moreno: Esto es lo que llamamos una simulación cosmológica. Simulas una gran parte del universo, creas un miniuniverso en tu computadora.

Thompson: La simulación con la que trabaja sigue el modelo estándar de la física, que es rico en materia oscura. Pero no todos los físicos están convencidos de que el modelo estándar sea correcto.

moreno: Había otro grupo de personas que decían, ¿sabes qué? Es hora de deshacernos de este modelo, de esta materia oscura. Es una buena idea, pero en realidad no concuerda con las observaciones, que es hora de tirarlo a la basura y pensar en otra cosa. Quizás necesitemos modificar las leyes de la física o algo así.

Thompson: Hai-Bo Yu, físico teórico de partículas de la Universidad de California, Riverside, cayó en ese campo.

Yu: Mi grupo también se interesó en esto, así que escribimos un artículo diciendo que tal vez se necesita una nueva física, que va más allá del tipo estándar de teoría de la materia oscura. Es mejor explicar estas dos galaxias.

Thompson: Pero la simulación de Moreno ofrece una solución sin descartar la física convencional. Inicialmente, su equipo se centró en galaxias masivas. Pero cuando observaron más de cerca las pequeñas galaxias enanas de la simulación, surgió una sorpresa: siete de ellas carecían de materia oscura.

Cada una de estas enanas con bajo contenido de materia oscura orbitaba una galaxia supermasiva, del mismo modo que una luna orbitaría un planeta. Moreno descubrió que las siete galaxias no se habían formado sin materia oscura; en cambio, su materia oscura había sido despojada gradualmente a medida que se cruzaban con su contraparte supermasiva.

moreno: No diseñamos la simulación para encontrar estas cosas. Con ello, simplemente aparecieron..

Preserva un paradigma. Básicamente decimos que no es necesario descartar la idea de materia oscura, porque utilizamos una simulación con materia oscura. Y pudimos crear galaxias sin él.

Thompson: Para Yu, fue un hallazgo emocionante.

Yu: Yo felicitaría a los autores. es un notable [piece of] trabajar. Además, sus resultados en realidad no excluyen la posibilidad de tener nueva física.

Thompson: El siguiente paso, según Adams de Astron, es verificar los resultados de Moreno con observaciones.

Adams: Los autores del artículo, eso es algo que me gustó mucho, hicieron una predicción, dijeron: creemos que hasta el 30% de las galaxias centrales en este rango de masa deberían tener galaxias satélite deficientes en materia oscura. Por lo tanto, sería mucho trabajo de observación, pero luego podrías probarlo.

Thompson: Y para Moreno, la investigación adquiere una dimensión personal.

moreno: Tengo raíces indígenas, especialmente en la frontera de Estados Unidos y México. Y tengo un amigo, es profesor de física en Texas. Y él es Cherokee. Y me dijo que la tribu Cherokee tiene siete clanes. Entonces pregunté: Oye, ¿puedes preguntarles a los mayores si me dan permiso para usar sus nombres? Y ellos dijeron: Sí.

Thompson: Llamó a las siete galaxias deficientes en materia oscura en honor a estos clanes: Pájaro, Venado, Pelo Largo, Pintura, Patata Salvaje, Lobo y Azul.

moreno: La razón por la que esto me resuena y creo que resuena con cualquier persona de ascendencia indígena es porque eso es básicamente lo que nos pasó a nosotros. Por ejemplo, estamos en el proceso de colonización, perdimos nuestro idioma, perdimos nuestras tradiciones/No sé cuál es mi música, tengo un nombre europeo, hablo idiomas europeos.

Pero todavía estoy aquí. Y todavía estamos aquí. Estas galaxias se sentían así. No se asimilaron. Y no fueron destruidos, se enfrentaron a Goliat y están sobreviviendo.

Thompson: Para Ciencias de 60 segundos, soy Joanna Thompson.

[The above text is a transcript of this podcast.]