Resumen:
Los astrónomos han esperado durante mucho tiempo buscar evidencia de materia oscura a través de huecos, curvas y otras estructuras inusuales en las corrientes de estrellas alrededor de la Vía Láctea. Sin embargo, un nuevo estudio de la Universidad de Washington muestra que incluso sin los pequeños grupos de materia oscura que se cree crean estas características, la estructura gravitacional de la propia galaxia puede producir prácticamente el mismo fenómeno.
Las corrientes estelares son cintas alargadas de estrellas que orbitan alrededor de galaxias. Los investigadores simularon alrededor de 15.000 corrientes estelares en cuatro galaxias virtuales de tamaño similar a la Vía Láctea y excluyeron deliberadamente pequeños grupos de materia oscura llamados "subhalos de materia oscura". Después del equivalente a 5 mil millones de años de evolución simulada, casi todas las corrientes estelares desarrollaron estructuras irregulares en diversos grados, y sólo 70 permanecieron completamente lisas.
Arpit Arora, primer autor del artículo de investigación y becario postdoctoral en astronomía en la Universidad de Washington, dijo que los resultados de la simulación muestran que la propia galaxia anfitriona puede formar una variedad de anomalías comunes en corrientes de estrellas reales. Ahora, los investigadores pueden predecir primero los efectos de las propias galaxias y luego aislar aún más la porción que en realidad puede ser causada por la materia oscura.
Se ha publicado una investigación relevante en el Astrophysical Journal.
Estas distorsiones se originan principalmente por la falta de homogeneidad de la estructura interna de la galaxia. En la simulación, las estrellas no están distribuidas uniformemente por el disco de la galaxia, sino que forman regiones con diferentes densidades, similares a las estructuras complejas de las galaxias reales. A medida que las corrientes de estrellas pasan a través de regiones más densas, los campos gravitacionales desiguales pueden doblarlas, desgarrarlas o dispersarlas.
Alora originalmente esperaba que la galaxia creara algunas anomalías, pero no esperaba que hubiera un número tan grande. Casi todas las corrientes tienen algún tipo de cambio estructural, dijo, lo que significa que la suposición tradicional de que las corrientes son inherentemente alargadas y suaves no necesariamente es cierta.
Las morfologías que surgieron en la simulación incluyeron ondulaciones, curvas, torceduras, protuberancias, ramas, espacios y grupos estelares. Algunas corrientes estelares incluso son completamente desgarradas por el entorno gravitacional complejo y en constante cambio de la galaxia anfitriona. Las corrientes de estrellas más cercanas al núcleo de la galaxia tienden a desarrollar características más irregulares porque pasan con mayor frecuencia a través de regiones densas y estructuralmente complejas.
Este descubrimiento dificulta el uso de corrientes estelares para estudiar la materia oscura. Se cree que la materia oscura ocupa la gran mayoría de la masa del universo y proporciona el "esqueleto" para la formación de galaxias. Sin embargo, no interactúa con la luz y apenas interactúa directamente con la materia ordinaria. Actualmente, los científicos sólo pueden deducir su existencia a través de efectos gravitacionales.
Nora Shipp, profesora asistente de astronomía en la Universidad de Washington y coautora del artículo, dijo que la Vía Láctea es uno de los mejores laboratorios para estudiar la materia oscura, y las corrientes estelares son una de sus herramientas más avanzadas. Las corrientes estelares se forman cuando un grupo de estrellas ingresa a una galaxia y son capturadas por su gravedad. A medida que este grupo de estrellas orbita la galaxia, la gravedad de ésta la estira formando cintas alargadas. La mayoría de las galaxias pueden tener corrientes estelares, pero las que rodean la Vía Láctea son las más fáciles de observar.
Muchas corrientes de estrellas en la Vía Láctea tienen espacios y torceduras. En el pasado, los astrónomos han especulado que estas estructuras pueden formarse por perturbaciones gravitacionales en corrientes de estrellas que pasan cerca de subhalos de materia oscura. Si esta explicación es cierta, se espera que la forma de la corriente estelar ayude a los científicos a comprender la composición y distribución de la materia oscura.
Sin embargo, nuevas simulaciones muestran que antes de atribuir estas distorsiones a la materia oscura, los investigadores primero deben descartar efectos similares de la propia galaxia anfitriona. Arora planea volver a agregar grupos de materia oscura en simulaciones posteriores y probar si producen patrones únicos que se puedan distinguir de los efectos de la propia galaxia.
Las observaciones futuras también pueden ayudar a los científicos a hacer esta distinción. Se espera que el Telescopio de rastreo Simoni de la Fundación Nacional de Ciencias y el Observatorio Vera C. Rubin del Departamento de Energía descubran más corrientes estelares de la Vía Láctea. Una cantidad más rica de datos de observación puede ayudar a los astrónomos a clasificar diferentes estructuras en las corrientes estelares y buscar "huellas dactilares" relacionadas con mayor confianza con la materia oscura.
James Davenport, profesor asistente de investigación de astronomía en la Universidad de Washington, señaló que no existe una forma sencilla y directa de revelar la estructura de la materia oscura. Aunque las corrientes estelares son sistemas complejos, siguen siendo una de las formas más valiosas de estudiar la materia oscura cerca del sistema solar.
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