Nuestra comprensión del universo, en sus escalas más grandes, se apoya hasta en algo que no podemos detectar. Por eso, el descubrimiento de una galaxia enana sin materia oscura (o con una cantidad muy pequeña) es de lo más desconcertante y abre algunas incógnitas... 
Porque, encontrar una galaxia sin materia oscura es algo que va en contra de lo creíamos normal en el universo. Es como ver crecer algas marinas en lo alto del Everest. La imagen general es que las galaxias, como la Vía Láctea, se forman en acumulaciones de materia oscura.
Este tipo de materia, que no podemos ver y que supone alrededor del 27% de la composición del universo, juega un papel importante, junto a otro elemento que tampoco podemos ver: la energía oscura. Hablé de ambos largo y tendido en este hilo:
Las galaxias tienen a su alrededor un halo de materia oscura. Aunque no la podemos ver, su presencia se puede deducir a partir de diversos indicios. Como el hecho de que, sin ella, resulta difícil explicar que una galaxia pueda mantenerse unida por su propia gravedad.
También nos permite explicar cosas como la rotación de una galaxia. Si usásemos solo la materia que sí podemos ver (la materia normal) no funcionaría. Es con la materia oscura con lo que todo encaja. El descubrimiento se lo debemos a Vera Rubin:
Sin ella, las estrellas que componen una galaxia terminarían saliendo despedidas en todas direcciones. Es decir, no habría galaxias en el universo. Así que el descubrimiento de una galaxia enana, llamada NGC 1052-DF2, sin materia oscura resulta extremadamente llamativo.
Pero pongámonos en contexto, para intentar evitar confusiones en lo posible. NGC 1052-DF2 es una galaxia satélite de NGC 1052. Esta última (imagen, en la izquierda) es una galaxia elíptica gigante que tiene galaxias satélite. Algo común y frecuente. La Vía Láctea tiene varias.
Seguramente es justo decir que, en el caso de nuestra galaxia, las dos galaxias satélite más conocidas son las Nubes de Magallanes, que son visibles desde el hemisferio sur de la Tierra. Aquí es donde entra en juego el papel que ha desempeñado el telescopio Dragonfly.
Para poder observar estas galaxias satélites, que suelen ser mucho más tenues que las galaxias principales a las que acompañan, no sirve un telescopio “normal”. En este caso, se ha utilizado el telescopio Dragonfly, que es muy particular. No es un telescopio al uso.
En realidad, se trata de un conjunto de lentes de fotografía de cámaras Canon, que han sido conectadas a un detector digital e instaladas en un mismo marco para que apunten en la misma dirección. Además, con los años, se han ido acoplando más lentes aumentando su tamaño.
Esas lentes tienen una capa especial que permite reducir la dispersión de luz. Algo que ayuda a poder ver objetos grandes, tenues y difusos. En un telescopio tradicional, es mucho más difícil verlos porque desaparecen bajo el brillo de estrellas y otros objetos más brillantes.
Dragonfly reduce esa luz que interfiere y, además, puede observar grandes regiones del firmamento. Así que puede ver muchas cosas a la vez. La misión principal de Dragonfly es tomar imágenes de galaxias cercanas en busca de satélites que hayan pasado desapercibidos.
De esta manera llegamos al descubrimiento de NGC 1052-DF2. Pero para averiguar que es una galaxia sin materia oscura iba a hacer falta algo más. Con la calidad de imagen de Dragonfly fueron capaces de detectar que tiene muchos puntos de luz, pero no vieron nada anormal.
Pero para poder observarla mejor, decidieron recurrir a la ayuda del telescopio Hubble. El resultado es tremendamente intrigante, porque no solo es una galaxia difusa... En la imagen podemos verla con más detalle. Es esa región de color azul en el centro, aunque no lo parezca.
Casi todo lo demás que podemos ver son galaxias más distantes. Algunas de ellas son visibles incluso a través de NGC 1052-DF2. A simple vista, llama la atención que no parece haber gas. No se ve ninguna nebulosa. El lugar de nacimiento de las estrellas:
También podemos ver muchas de las estrellas que parecen componer la galaxia. Aunque, a decir verdad, no todas ellas son estrellas. Algunos de los puntos, más brillantes que el resto, son en realidad cúmulos globulares. Agrupaciones de miles de estrellas:
Se mantienen unidos por la gravedad de enormes cantidades de estrellas que, generalmente, destacan por ser viejas. Estos, en particular, son llamativos por que son más brillantes que la mayoría de los que podemos observar, incluso aquí en nuestra propia galaxia.
Gracias al observatorio Keck (en Hawái), los investigadores pudieron analizar NGC 1052-DF2 en más detalle. Estos cúmulos globulares son los que, en gran medida, nos cuentan el misterio de esta galaxia sin materia oscura y apuntan a algunas de sus extrañas propiedades.
Desde el observatorio Keck, se analizó la luz de NGC 1052-DF2 y se separó en sus colores individuales. De esta manera, se puede extraer mucha información. No solo permite determinar que son agrupaciones de estrellas. Al analizar la luz que emiten, es posible medir su velocidad.
Es algo muy útil. La velocidad a la que se mueven depende de la gravedad a la que se ven sometidos por la galaxia en la que están. Eso, a su vez, nos permite determinar la masa de la galaxia apoyándonos en la materia normal, y aquí es donde viene la sorpresa en esta historia.
Al analizar la distribución de velocidades de los cúmulos globulares de NGC 1052-DF2, los astrónomos determinaron que no tiene más de 320 millones de veces la masa del Sol y que, seguramente, esta más cerca de 200 millones. Hay otras formas de calcular la masa de la galaxia.
Si observamos toda la luz emitida, también podemos hacer el cálculo de masa total de todas las estrellas que lo componen. ¿El resultado? El cálculo es de unos 200 millones de veces la masa del Sol. Los astrónomos han usado varios métodos y todos dan más o menos la misma cifra.
Es decir, toda la masa de la galaxia se encuentra en estrellas. No parece haber nada que podamos atribuir a la materia oscura. Y eso es desconcertante, especialmente en una galaxia enana. Hasta ahora, las galaxias que hemos observado presentan un halo de materia oscura.
En cierto modo, puedes imaginar que las galaxias nacen en el interior de una acumulación de materia oscura. Tras formarse, están rodeadas por un extenso halo de materia oscura. Por eso se considera esencial en su formación y es importante en nuestra comprensión del universo.
La cantidad de materia oscura definitiva, que una galaxia tendrá a su alrededor, depende de muchos factores, como la cantidad de estrellas. La diferencia puede ser de hasta 6 veces más materia oscura. Pero en el caso de las galaxias enanas, como esta, esa diferencia es mayor.
Ahí, lo que se espera es que la diferencia entre su materia normal y su materia oscura sea de varios cientos de veces. Pero lejos de mostrar una proporción así, lo que vemos es que NGC 1052-DF2 no parece tener nada. Es una galaxia que no tiene nada de materia oscura.
O, en el mejor de los casos, quizá tenga tanta materia oscura como materia normal. Algo que tampoco encajaría en lo esperado y que nos deja con un montón de preguntas, pero la más importante, sin duda, es: ¿qué ha pasado con esa materia oscura? Es difícil saberlo.
Pero existen varias hipótesis al respecto. Puede que no tuviese un halo de materia oscura a su alrededor. O quizá se formó a partir de gas perdido por NGC 1052, la galaxia gigante cercana. Esto último podría suceder cuando dos galaxias grandes chocan:
Además, se cree que las galaxias elípticas, como NGC 1052, se forman, precisamente, tras el choque de dos galaxias. Así que esa posibilidad no es descabellada, pero hay otras. Puede que ese gas fuese expulsado por el agujero negro supermasivo:
Otra posibilidad es que el gas que caía hacia NGC 1052 formase estrellas antes de llegar a incorporarse a la galaxia gigante. Pero, se mire por donde se mire, está claro que NGC 1052-DF2 plantea cuatro grandes incógnitas: Es más grande que la mayoría de galaxias enanas.
Es, también, más difusa. Sus cúmulos globulares son más brillantes de lo normal y encima, a todo esto hay que sumarle que es una galaxia sin materia oscura. ¿Qué conclusión se puede sacar de todo esto? Pues de momento, la verdad, es que no podemos decir gran cosa.
NGC 1052-DF2 es una galaxia sin materia oscura o, en el mejor de los casos, con mucha menos de lo que debería. Pero, para poder comprender mejor su naturaleza, solo hay dos posibilidades. Estudiarla en más detalle o buscar otras galaxias enanas que sean similares.
El objetivo del telescopio Dragonfly es encontrar otras galaxias enanas difusas y, sin duda, va a encontrar muchas galaxias enanas que han pasado desapercibidas. Lo que no está tan claro es que vayan a encontrar algo tan llamativo como NGC 1052-DF2. Aunque no lo descartaría.
Porque los investigadores ya han dicho que tienen varios objetivos que podrían ser, también, galaxias sin materia oscura. Lo que me lleva a otra pregunta. ¿Es frecuente que haya galaxias sin ella? Descubrirlo nos enseñará algo sobre el universo en que vivimos.
El estudio, es P. van Dokkum, S. Danieli, Y. Cohen et al; “A galaxy lacking dark matter”. Publicado en la revista Nature el 28 de marzo de 2018. No parece que el estudio esté disponible en arXiv, pero el abstracto (algo así como un resumen) está aquí: nature.com/articles/natur…
¿Cómo afecta el descubrimiento de una galaxia sin materia oscura a nuestra concepción del universo? De momento es algo que nos debería hacer arquear la ceja. Es extraño y nuestra comprensión del universo nos dice que no debería estar ahí. Pero nuestro conocimiento no es perfecto.
Hasta que no conozcamos otros objetos similares, o NGC 1052-DF2 sea estudiada en mayor detalle, sería apresurado sacar conclusiones. Habrá que esperar y ver qué obtenemos en el futuro cercano. Porque, sin duda, estoy seguro de que no es la última vez que oiremos hablar de esto.
¡Fin del hilo!
¡Ya está el hilo disponible como momento de Twitter!
twitter.com/i/moments/9794…
twitter.com/i/moments/9794…
