Las
grandes y majestuosas galaxias espirales como nuestra Vía Láctea son difíciles
de perder. Los astrónomos pueden detectar estos grandes complejos debido a
sus grandes centros brillantes y sus característicos brazos de gas y polvo,
donde residen miles de estrellas brillantes.
Pero
algunas galaxias no son tan distintivas. Son grandes, pero tienen tan
pocas estrellas para su tamaño que parecen muy débiles y difusas. De
hecho, son tan difusos que parecen bolas de algodón gigantes.
Las
observaciones del Telescopio Espacial Hubble de la NASA de una de esas galaxias
han resultado ser una rareza que la diferencia de la mayoría de las otras
galaxias, incluso las de aspecto difuso. Contiene poca o ninguna materia
oscura, el andamiaje subyacente sobre el que se construyen las galaxias.
La
materia oscura es una sustancia invisible que constituye la mayor parte de
nuestro universo y el pegamento invisible que mantiene unida a la materia
visible en las galaxias: estrellas y gas.
Llamada
NGC 1052-DF2, esta galaxia "fantasmal" contiene como mucho 1/400 de
la cantidad de materia oscura que los astrónomos esperaban. Cómo se formó
es un completo misterio. El bicho raro galáctico es tan grande como
nuestra Vía Láctea, pero la galaxia había escapado a la atención porque
contiene solo 1/100 de la cantidad de estrellas que nuestra galaxia.
Basado en
los colores de sus cúmulos globulares, NGC 1052-DF2 tiene aproximadamente 10
mil millones de años. Reside a unos 65 millones de años luz de distancia.
El Hubble
ve una galaxia sin materia oscura
Las
galaxias y la materia oscura van juntas como la mantequilla de maní y la
gelatina. Normalmente no encuentras uno sin el otro.
Por lo
tanto, los investigadores se sorprendieron cuando descubrieron una galaxia a la
que le faltaba la mayor parte, si no la totalidad, de su materia
oscura. Una sustancia invisible, la materia oscura es el andamiaje
subyacente sobre el que se construyen las galaxias. Es el pegamento que
mantiene unida a la materia visible en las galaxias: estrellas y gas.
"Pensamos
que cada galaxia tenía materia oscura y que la materia oscura es la forma en
que comienza una galaxia", dijo Pieter van Dokkum de la Universidad de
Yale en New Haven, Connecticut, investigador principal de las observaciones de
Hubble. "Esta sustancia invisible y misteriosa es el aspecto más
dominante de cualquier galaxia. Por lo tanto, encontrar una galaxia sin él es
inesperado. Desafía las ideas estándar de cómo creemos que funcionan las
galaxias, y muestra que la materia oscura es real: tiene su propia separación existencia
aparte de otros componentes de las galaxias. Este resultado también sugiere que
puede haber más de una forma de formar una galaxia ".
La
galaxia única, llamada NGC 1052-DF2, contiene como mucho 1/400 de la cantidad
de materia oscura que los astrónomos esperaban. La galaxia es tan grande
como nuestra Vía Láctea, pero se le escapó la atención porque contiene solo
1/100 de la cantidad de estrellas. Dado el gran tamaño del objeto y su
apariencia tenue, los astrónomos clasifican a NGC 1052-DF2 como una galaxia
ultradifusa. Una encuesta de 2015 del cúmulo de galaxias de Coma mostró
que estos objetos grandes y débiles eran sorprendentemente comunes.
Pero
ninguna de las galaxias ultradifusas descubiertas hasta ahora se ha encontrado
que carece de materia oscura. Así que incluso entre esta clase inusual de
galaxias, NGC 1052-DF2 es un bicho raro.
Van
Dokkum y su equipo vieron la galaxia con el Dragonfly Telephoto Array, un
telescopio hecho a medida en Nuevo México que diseñaron para encontrar estas
galaxias fantasmales. Luego usaron el Observatorio WM Keck en Hawai para
medir los movimientos de 10 agrupaciones gigantes de estrellas llamadas cúmulos
globulares en la galaxia. Keck reveló que los cúmulos globulares se movían
a velocidades relativamente bajas, a menos de 23,000 millas por hora. Las
estrellas y cúmulos en las afueras de las galaxias que contienen materia oscura
se mueven al menos tres veces más rápido. A partir de esas mediciones, el
equipo calculó la masa de la galaxia. "Si hay alguna materia oscura,
es muy poco", explicó van Dokkum. "Las estrellas en la galaxia
pueden dar cuenta de toda la masa, y no parece haber espacio para la materia
oscura".
Los
investigadores luego usaron el Telescopio Espacial Hubble de la NASA y el
Observatorio Gemini en Hawai para descubrir más detalles sobre la galaxia
única. Géminis reveló que la galaxia no muestra signos de interacción con
otra galaxia. Hubble les ayudó a identificar mejor los cúmulos globulares
y medir una distancia precisa a la galaxia.
Las
imágenes del Hubble también revelaron la apariencia inusual de la
galaxia. "Pasé una hora simplemente mirando la imagen del
Hubble", recordó Van Dokkum. "Es tan raro, particularmente en
estos días después de tantos años de Hubble, que obtienes una imagen de algo y
dices: 'Nunca había visto eso antes'. Esto es sorprendente: una burbuja
gigantesca a través de la cual puedes mirar. Es tan escasa que ves todas las
galaxias detrás de ella. Literalmente es una galaxia transparente ".
La
galaxia fantasmal no tiene una región central notable, o incluso brazos en
espiral y un disco, características típicas de una galaxia espiral. Pero
tampoco parece una galaxia elíptica. La galaxia tampoco muestra evidencia
de que contenga un agujero negro central. Según los colores de sus cúmulos
globulares, la galaxia tiene aproximadamente 10 mil millones de
años. Incluso los cúmulos globulares son extraños: son dos veces más
grandes que las agrupaciones estelares típicas que se observan en otras
galaxias.
"Es
como si tomas una galaxia y solo tienes el halo estelar y los cúmulos
globulares, y de alguna manera se olvidó de hacer todo lo demás", dijo van
Dokkum. "No hay ninguna teoría que prediga estos tipos de galaxias.
La galaxia es un completo misterio, ya que todo es extraño. Cómo se forma una
de estas cosas es completamente desconocido".
Pero los
investigadores tienen algunas ideas. NGC 1052-DF2 reside a unos 65
millones de años luz de distancia en una colección de galaxias que está
dominada por la galaxia elíptica gigante NGC 1052. La formación de galaxias es
turbulenta y violenta, y van Dokkum sugiere que el crecimiento de la galaxia
masiva incipiente miles de millones de años Hace quizás jugó un papel en la
deficiencia de materia oscura de NGC 1052-DF2.
Otra idea
es que el gas que se mueve hacia la elíptica gigante NGC 1052 puede haberse
fragmentado y formado NGC 1052-DF2. La formación de NGC 1052-DF2 puede
haber sido ayudada por poderosos vientos que emanaron del joven agujero negro
que crecía en el centro de NGC 1052. Sin embargo, estas posibilidades son
especulativas y no explican todas las características de la galaxia observada.
, dijeron los investigadores.
El equipo
ya está buscando más galaxias deficientes en materia oscura. Están
analizando imágenes de Hubble de otras 23 galaxias difusas. Tres de ellos
son similares a NGC 1052-DF2.
"Cada
galaxia que conocíamos antes tiene materia oscura, y todas caen en categorías
familiares como galaxias espirales o elípticas", dijo van
Dokkum. "¿Pero qué obtendrías si no hubiera materia oscura? Tal vez
esto es lo que obtendrías".
El
Telescopio Espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la
NASA y la ESA (Agencia Espacial Europea). El Goddard Space Flight Center
de la NASA en Greenbelt, Maryland, administra el telescopio. El Instituto
de Ciencia del Telescopio Espacial (STScI) en Baltimore lleva a cabo operaciones
científicas de Hubble. STScI es operado para la NASA por la Asociación de
Universidades para la Investigación en Astronomía, Inc., en Washington, DC
El Telescopio Espacial Hubble de la
NASA tomó una imagen de una extraña galaxia de aspecto fantasmal llamada NGC
1052-DF2 que los astrónomos calculan que tienen poca o ninguna materia oscura.
Esta es la primera galaxia que los astrónomos han descubierto que carecen de
materia oscura, que se cree que comprende el 85% de la masa de nuestro
universo.
