Las pruebas de la materia oscura

Introducción

En la actualidad, las pruebas de la materia oscura son indirectas y no concluyentes

La materia oscura es una forma de materia que no emite ni refleja luz, lo que la hace invisible a nuestros instrumentos de observación.

A pesar de que no podemos verla directamente, se cree que existe por su supuesto efecto gravitacional en el movimiento de las galaxias y en la distribución de la materia visible en el universo.

La primera mención de la materia oscura fue hecha por el astrónomo Fritz Zwicky (Zwicky, 1933, 110-127), cuando observó que las galaxias del cúmulo de Coma tenían velocidades de rotación más altas de lo que se esperaría si sólo estuvieran compuestas por materia visible.

Zwicky sugirió que había una forma de materia «invisible» que proporcionaba la masa adicional necesaria para mantener juntas a las galaxias del cúmulo.

Desde entonces, se han realizado muchas más observaciones (indirectas) que apoyan la existencia de la materia oscura y se ha postulado que su abundancia es cinco veces mayor que la materia visible (Clowe et al., 2006).

No obstante, no existe evidencia directa de su existencia y los esfuerzos de los investigadores van encaminados hacia el descubrimiento de alguna partícula subatómica (axiones) que sea el ladrillo constituyente de dicha materia y que demostraría su existencia.

¿Pruebas de la materia oscura o indicios de una explicación oculta?

Alabeo de la Vía Láctea

El alabeo de la Vía Láctea es un fenómeno observado en la distribución de estrellas y polvo interestelar en la Vía Láctea.

Su relación con la materia oscura fue propuesto por primera vez por Ostriker (Ostriker et al., 1973) que realizó un estudio numérico de la estabilidad de las galaxias aplanadas.

Consiste en una deformación muy particular  que exhibe nuestra galaxia en la parte externa del disco. El disco incluye los brazos espirales de la galaxia, en uno de los cuales (brazo de Orión) se encuentra nuestro Sistema Solar.

A distancias más allá de 50000 años luz del centro galáctico, donde el componente fundamental es hidrógeno, y la existencia de estrellas es escasa, este gas no se encuentra confinado en el plano galáctico, sino que se desvía de éste, combándose unos 7500 años luz fuera de él.  

En un estudio publicado en 2005 por Los Alamos National Laboratory los investigadores utilizaron modelos matemáticos para simular el movimiento de las estrellas y el polvo interestelar en la galaxia y encontraron que la presencia de materia oscura podría explicar el alabeo observado.

Otro estudio publicado en 2011 en la revista «Monthly Notices of the Royal Astronomical Society» también apoya la teoría de la materia oscura como explicación del alabeo de la Vía Láctea.

Los investigadores utilizaron observaciones de la posición y velocidad de cientos de miles de estrellas en la galaxia para crear un mapa tridimensional de la distribución de la materia en la Vía Láctea.

Descubrieron que la distribución de la materia en la galaxia se inclinaba ligeramente hacia arriba y hacia un lado, lo que sugiere que podría haber una gran cantidad de materia oscura en esa región de la galaxia.

Distribución de galaxias enanas en el entorno de la Vía Láctea

Las teorías actuales sobre la formación de galaxias sugieren que las galaxias grandes, como la Vía Láctea, deben estar rodeadas por un halo esférico de galaxias satélite más pequeñas.

Esto se debe a que las galaxias satélite se forman a partir del material que queda después de la formación de la galaxia principal, y se cree que se mantienen en órbita alrededor de la galaxia principal debido a la gravedad (Vera-Ciro et al., 2014).

Esta predicción ha sido confirmada por diversos estudios observacionales.

Por ejemplo, un análisis de datos de la Encuesta de Galaxias de la Vía Láctea (LGS) ha encontrado más de 50 galaxias satélite en el halo de la Vía Láctea (Ibata et al., 2013).

Además, se ha demostrado que estas galaxias satélite tienen una distribución de masas y órbitas consistente con la teoría de la formación de galaxias (Pawlowski et al., 2012).

La controversia en la distribución de las galaxias

Es cierto que, a pesar de la predicción de que las galaxias grandes deben estar rodeadas por un halo de galaxias satélite más pequeñas, se conocen relativamente pocas galaxias enanas en las inmediaciones de la Vía Láctea.

Además, en lugar de distribuirse de manera uniforme alrededor de la galaxia principal, estas galaxias enanas parecen estar dispuestas principalmente en un plano (Pawlowski et al., 2014).

Esta distribución anormal de galaxias enanas ha sido una fuente de controversia entre los astrónomos. Una posible explicación es que estas galaxias enanas pueden haber sido arrastradas por el disco de la Vía Láctea durante su formación, y por lo tanto se encuentran en órbitas planares en lugar de esféricas (Pawlowski et al., 2014).

Otra teoría es que estas galaxias enanas pueden haber sido capturadas por la Vía Láctea más tarde, después de que se formó el halo esférico de galaxias satélite (Metz et al., 2007).

La distribución anormal de galaxias enanas en las inmediaciones de la Vía Láctea ha llevado a algunos expertos a cuestionar la existencia de la materia oscura.

Una posible solución a la controversia

Sin embargo, varias simulaciones realizadas en los últimos años parecen explicar el fenómeno de la distribución anormal de galaxias enanas a partir de la red cósmica de materia oscura (Libeskind et al., 2011).

Esta red se cree que está formada por filamentos de materia oscura que se extienden por todo el universo, conectando las galaxias entre sí. Estos filamentos podrían haber sido los responsables de la atracción de las galaxias enanas hacia la Vía Láctea.

Aunque esta teoría aún necesita ser confirmada mediante observaciones más detalladas y estudios más profundos, proporciona una explicación prometedora para el fenómeno de la distribución anormal de galaxias enanas en las inmediaciones de la Vía Láctea.

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