Las galaxias enanas en el segundo cúmulo de galaxias más cercano a la Tierra están libres de halos de materia oscura

El modelo estándar de cosmología sugiere que un halo de partículas de materia oscura rodea la mayoría de las galaxias. Este halo de materia oscura es invisible, pero su masa ejerce una fuerte atracción gravitacional sobre las galaxias cercanas.

Un nuevo estudio de Universidad de Bonn (Alemania) y el Universidad de St. Andrews (Escocia) cuestiona esta visión del Universo. Los resultados sugieren que las galaxias enanas en el segundo cúmulo de galaxias más cercano a la Tierra, conocido como el cúmulo de Fornax, están libres de tales halos de materia oscura.

Los científicos, en particular, han introducido una forma innovadora de probar el modelo estándar basado en la cantidad galaxias enanas son perturbados por las mareas gravitatorias de las grandes galaxias cercanas.

Elena Asencio, Ph.D. estudiante de la Universidad de Bonn y autor principal de la historia, dijo: “Las mareas ocurren cuando la gravedad de un cuerpo atrae de manera diferente a diferentes partes de otro cuerpo. Son similares a las mareas en la Tierra, que ocurren porque la luna atrae con más fuerza del lado de la Tierra que mira hacia la luna.

Pavel Kroupa, profesor de la Universidad de Bonn y la Universidad Charles de Praga, dijo: “El cúmulo de Fornax tiene una rica población de galaxias enanas. Observaciones recientes muestran que algunas de estas enanas aparecen distorsionadas como si el entorno del cúmulo las hubiera perturbado.

“Tales perturbaciones en las enanas de Fornax no se esperan de acuerdo con el Modelo Estándar. Esto se debe a que, según modelo estandarla materia negra las aureolas de estos enanos deberían protegerlos en parte de las mareas levantadas por el racimo.

Con base en las características internas y la distancia desde el centro del cúmulo gravitacionalmente fuerte, los autores calcularon el nivel esperado de perturbación enana. Las galaxias estelares grandes pero de baja masa y las galaxias alrededor del núcleo del cúmulo son más susceptibles a la interrupción o destrucción. Compararon los resultados con el nivel de perturbación que habían notado en las imágenes recopiladas por el VLT Survey Telescope del Observatorio Europeo Austral.

Elena Asencio dice, “La comparación mostró que si uno quiere explicar las observaciones en el Modelo Estándar. Los enanos de Fornax ya deberían ser destruidos por la gravedad desde el centro del cúmulo, incluso cuando las mareas que levanta sobre un enano son sesenta y cuatro veces más débiles que la propia gravedad del enano.

“Esto no solo es contrario a la intuición, sino que también contradice estudios previos, que encontraron que la fuerza externa necesaria para perturbar una galaxia enana es casi la misma que la propia gravedad de la enana”.

En base a esto, los científicos concluyeron que es imposible explicar las morfologías observadas de los enanos de Fornax de manera consistente con el modelo estándar.

Repitieron el análisis utilizando la dinámica milgromiana (MOND). En lugar de asumir halos de materia oscura que rodean a las galaxias, la teoría MOND propone una corrección de la dinámica newtoniana mediante la cual la gravedad experimenta un aumento en el régimen de baja aceleración.

El Dr. Indranil Banik de la Universidad de St Andrews dijo: “No estábamos seguros de si las galaxias enanas serían capaces de sobrevivir en el entorno extremo de un cúmulo de galaxias en MOND, debido a la falta de halos protectores de materia oscura en este modelo. Pero nuestros resultados muestran un notable acuerdo entre las observaciones y las expectativas de MOND para el nivel de la perturbación de los enanos de Fornax.

Aku Venhola de la Universidad de Oulu (Finlandia) y Steffen Mieske del Observatorio Europeo Austral dijeron: “Es emocionante ver que los datos que hemos obtenido con el telescopio de exploración VLT han permitido una prueba tan exhaustiva de los modelos cosmológicos”.

Pavel Kroupa, miembro de las Áreas de Investigación Transdisciplinaria, Modelado y Materia de la Universidad de Bonn, dijo: “Esta no es la primera vez que un estudio prueba el efecto de la materia oscura en la dinámica y evolución de galaxias concluyó que las observaciones se explican mejor cuando no están rodeadas de materia oscura. El número de publicaciones que muestran incompatibilidades entre las observaciones y el paradigma de la materia oscura continúa aumentando cada año. Es hora de empezar a invertir más recursos en teorías más prometedoras.

Dr. Hongsheng Zhao de la Universidad de St Andrews agregó que sus “Los resultados tienen importantes implicaciones para la física fundamental. Esperamos encontrar más enanas perturbadas en otros cúmulos, una predicción que otros equipos deberían verificar.

Referencia de la revista:

1. Elena Asencio, Indranil Banik et al. La distribución y morfologías de las galaxias enanas del cúmulo de Fornax sugieren que carecen de materia oscura. Avisos mensuales de la Royal Astronomical Societyvolumen 515, número 2, septiembre de 2022. DOI: 10.1093/mnras/stac1765