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islada miles de millones de años, astrónomos han identificado una galaxia con más materia oscura dentro de su núcleo que la esperada, gracias al Observatorio de rayos X Chandra de la NASA.
La galaxia, conocida como Markarian 1216 (abreviada como Mrk 1216), contiene estrellas que se encuentran dentro del 10% de la edad del universo, es decir, casi tan antiguas como el universo mismo. Los científicos han descubierto que esta galaxia ha pasado por una evolución diferente a las galaxias típicas, tanto en términos de cómo se han creado y destruida sus estrellas, como en la presencia de materia oscura.
Para entender por qué es extraña la galaxia Mrk1216, cabe recordar que, aunque la materia oscura representa aproximadamente el 85% de la materia en el universo, solo hemos podido conocer su existencia de manera indirecta, a través de los efectos que ella genera. Uno de esos efectos, han descubierto a lo largo de los años los investigadores, es mentener unidas las galaxias con ayuda de la gravedad. No sabemos ni de qué está hecha, ni cómo se formó, ni cómo funcionan sus interacciones con las particulas elementales que sí hemos podido estudiar.
Una galaxia peculiar
Regresando a las peculiaridades de Mrk 1216, los investigadores creen que pertenece a una familia de galaxias con forma elíptica, caracterizadas porque están más densamente llenas de estrellas en sus centros que la mayoría de las demás galaxias. Si esta observación es correcta, entonces la materia oscura de la Mrk 1216 y sus primos galácticos también deben estar bien empaquetada. Para probar esta idea por primera vez, un par de astrónomos estudiaron el brillo de rayos X y la temperatura del gas caliente a diferentes distancias del centro de Mrk 1216, para que pudieran "pesar" la cantidad de materia oscura que existe en el centro de la galaxia.
"Cuando comparamos los datos del telescopio Chandra con nuestros modelos de computadora, encontramos que se requería una concentración mucho mayor de materia oscura que la que encontramos en otras galaxias de masa total similar", dijo David Buote, de la Universidad de California en Irvine. "Esto nos dice que la historia de Mrk 1216 es muy diferente de la galaxia típica. Esencialmente, todas sus estrellas y materia oscura se ensamblaron hace mucho tiempo con poco agregado en los últimos 10.000 millones de años".
Según el nuevo estudio, –publicado en arXiv– un halo, o esfera borrosa, de materia oscura se formó en el centro de Mrk 1216 aproximadamente 3 o 4 mil millones de años después del Big Bang. Se espera que este halo se extienda sobre una región más grande que las estrellas en la galaxia.
Los astrónomos creen que este tipo de galaxias se han formado a partir de galaxias compactas, de color rojizo, llamadas "pepitas rojas", que se formaron aproximadamente mil millones de años después del Big Bang. La mayoría de las galaxias elípticas gigantes continuaron creciendo gradualmente en tamaño hasta hace unos 10 millones de años, cuando las galaxias más pequeñas se fusionaron con ellas durante el tiempo cósmico. Pero esto no fue lo que pasó con Mrk 1216, y la materia oscura sería la clave para entender por qué.
Los astrónomos creen que este tipo de galaxias se han formado a partir de galaxias compactas, de color rojizo, llamadas "pepitas rojas", que se formaron aproximadamente mil millones de años después del Big Bang. La mayoría de las galaxias elípticas gigantes continuaron creciendo gradualmente en tamaño hasta hace unos 10 millones de años, cuando las galaxias más pequeñas se fusionaron con ellas durante el tiempo cósmico. Pero esto no fue lo que pasó con Mrk 1216, y la materia oscura sería la clave para entender por qué.
"[Las observaciones de] Las edades antiguas y la densa concentración de estrellas en galaxias elípticas compactas como Mrk 1216 y aquellas del mismo "vecindario galáctico", nos dan la primera evidencia clave de que estas galaxias son, efectivamente, descendientes de las pepitas rojas", dijo el coautor Aaron Barth, de la Universidad de California en Irvine. "Creemos que el tamaño compacto del halo de materia oscura que se ve aquí resuelve el caso".
Los datos de Mrk 1216 también proporcionan información útil sobre la materia oscura. Debido a que la materia oscura nunca se ha observado directamente, algunos científicos cuestionan si existe. En el estudio, Buote y Barth interpretaron los datos de Chandra utilizando modelos estándar de gravedad "newtonianos" y una teoría alternativa conocida como dinámica newtoniana modificada, o "MOND" diseñada para eliminar la necesidad de materia oscura en galaxias típicas.
Los resultados mostraron que ambas teorías de la gravedad requerían aproximadamente la misma cantidad extraordinaria de materia oscura en el centro de Mrk 1216 para que ésta pueda existir, eliminando efectivamente la necesidad de la explicación MOND.
"En el futuro, esperamos ir un paso más allá y estudiar la na turaleza de la materia oscura", dijo Buote. "La densa acumulación de materia oscura en el centro de Mrk 1216 puede proporcionar una prueba interesante para las teorías no estándar que predicen la materia oscura menos concentrada centralmente, como las partículas de materia oscura que interactúan entre sí por un medio adicional distinto a la gravedad". añadió.