Un equipo dirigido por astrónomos de la Universidad de California, Riverside, ha descubierto que algunas galaxias enanas pueden parecer hoy libres de materia oscura a pesar de que se formaron como galaxias dominadas por materia oscura en el pasado.
Las galaxias que parecen tener poca o ninguna materia oscura material no luminoso que se cree que constituye el 85% de la materia del universo complican la comprensión de los astrónomos sobre el contenido de materia oscura del universo. Tales galaxias, que se han encontrado recientemente en observaciones,desafía un modelo cosmológico utilizado por los astrónomos llamado Lambda Cold Dark Matter, o LCDM, donde todas las galaxias están rodeadas por un halo masivo y extendido de materia oscura.
Las galaxias libres de materia oscura no se entienden bien en la comunidad astronómica. Una forma de estudiar los posibles mecanismos de formación de estas elusivas galaxias --las galaxias ultradifusas DF2 y DF4 son ejemplos-- es encontrar objetos similares en simulaciones numéricas yestudiar su evolución temporal y las circunstancias que conducen a su pérdida de materia oscura.
Jessica Doppel, estudiante de posgrado en el Departamento de Física y Astronomía de UC Riverside y primera autora de un artículo de investigación publicado en el Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society , explicó que en un universo LCDM todas las galaxias deberían estar dominadas por la materia oscura.
"Ese es el desafío", dijo. "Encontrar análogos en las simulaciones de lo que ven los observadores es significativo y no está garantizado. Comenzar a precisar los orígenes de estos tipos de objetos y sus poblaciones de cúmulos globulares a menudo anómalas nos permite solidificar aún másnuestro marco teórico de la materia oscura y la formación de galaxias y confirma que no se necesitan formas alternativas de materia oscura. Descubrimos que la materia oscura fría funciona bien ".
Para el estudio, los investigadores utilizaron una simulación cosmológica e hidrodinámica llamada Illustris, que ofrece un modelo de formación de galaxias que incluye evolución estelar, retroalimentación de supernovas, crecimiento de agujeros negros y fusiones. Los investigadores encontraron un par de "galaxias enanas" en cúmulos que teníancontenido estelar similar, números de cúmulos globulares y masa de materia oscura como DF2 y DF4. Como su nombre indica, una galaxia enana es pequeña, que comprende hasta varios miles de millones de estrellas. En contraste, la Vía Láctea, que tiene más de 20 galaxias enanas conocidasorbitando, tiene de 200 a 400 mil millones de estrellas. Los cúmulos globulares se utilizan a menudo para estimar el contenido de materia oscura de las galaxias, especialmente las enanas.
Los investigadores utilizaron la simulación de Illustris para investigar el origen de extrañas galaxias enanas como DF2 y DF4. Encontraron análogos simulados de enanas libres de materia oscura en forma de objetos que habían evolucionado dentro de los cúmulos de galaxias durante mucho tiempo yperdió más del 90% de su materia oscura a través de la eliminación de las mareas, la eliminación de material por las fuerzas de las mareas galácticas.
"Curiosamente, el mismo mecanismo de eliminación de mareas es capaz de explicar otras propiedades de enanas como DF2 y DF4, por ejemplo, el hecho de que son galaxias 'ultradifusas'", dijo la coautora Laura Sales, profesora asociada defísica y astronomía en la UCR y consejero graduado de Doppel. "Nuestras simulaciones sugieren una solución combinada tanto para la estructura de estas enanas como para su bajo contenido de materia oscura. Posiblemente, la pérdida de masa de marea extrema en galaxias enanas normales es la forma en que se forman los objetos ultradifusos".
En colaboración con investigadores del Instituto Max Planck de Astrofísica en Alemania, el grupo de Sales está trabajando actualmente con simulaciones mejoradas que presentan una física más detallada y una resolución numérica aproximadamente 16 veces mejor que la simulación Illustris.
"Con estos datos, podremos extender nuestro estudio a enanas de menor masa, que son más abundantes en el universo y se espera que haya más materia oscura dominada en sus centros, lo que las hace más difíciles de explicar", Doppel"Exploraremos si la eliminación de las mareas podría proporcionar un camino para agotar a las enanas de su contenido interno de materia oscura. Planeamos hacer predicciones sobre el contenido de materia oscura, cúmulo globular y estelar de las enanas, que luego compararemos con observaciones futuras. "
El equipo de investigación ya ha recibido tiempo en el Observatorio WM Keck para ayudar a responder algunas de las preguntas relacionadas con las observaciones de enanos en el cúmulo de Virgo.
El estudio fue apoyado por subvenciones de la NASA y la National Science Foundation.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Riverside . Original escrito por Iqbal Pittalwala. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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