Todo el mundo sabe que las galaxias son enormes colecciones de estrellas. Una sola galaxia puede contener cientos de miles de millones de ellas. Pero hay un tipo de galaxia que no tiene estrellas. Así es: cero estrellas.
Estas galaxias se llaman galaxias oscuras o galaxias de materia oscura. Y en lugar de consistir en estrellas, consisten principalmente en materia oscura. La teoría predice que debería haber muchas de estas galaxias oscuras enanas en el halo alrededor de las galaxias "regulares", pero encontrarlas ha sido difícil.
Ahora, en un nuevo artículo que se publicará en el Astrophysical Journal, Yashar Hezaveh en la Universidad de Stanford en California, y su equipo de colegas, anuncian el descubrimiento de uno de esos objetos. El equipo utilizó capacidades mejoradas de la matriz de gran milímetro de Atacamas para examinar un anillo de Einstein, llamado así porque la Teoría de la relatividad general de Einstein predijo el fenómeno mucho antes de que uno fuera observado.
Un anillo de Einstein es cuando la gravedad masiva de un objeto cercano distorsiona la luz de un objeto mucho más distante. Funcionan de manera muy similar a la lente de un telescopio, o incluso un par de anteojos. La masa del vidrio en la lente dirige la luz entrante de tal manera que los objetos distantes se agrandan.
Los anillos de Einstein y las lentes gravitacionales permiten a los astrónomos estudiar objetos extremadamente distantes, mirándolos a través de una lente de gravedad. Pero también permiten a los astrónomos aprender más sobre la galaxia que está actuando como lente, que es lo que sucedió en este caso.
Si una lente de vidrio tuviera pequeñas manchas de agua, esas manchas agregarían una pequeña cantidad de distorsión a la imagen. Eso es lo que sucedió en este caso, excepto que en lugar de gotas de agua microscópicas en una lente, las distorsiones fueron causadas por pequeñas galaxias enanas que consisten en materia oscura. “Podemos encontrar estos objetos invisibles de la misma manera que puedes ver las gotas de lluvia en una ventana. Sabes que están allí porque distorsionan la imagen de los objetos de fondo ”, explicó Hezaveh. La diferencia es que el agua distorsiona la luz por refracción, mientras que la materia distorsiona la luz por gravedad.
A medida que la instalación de ALMA aumentó su resolución, los astrónomos estudiaron diferentes objetos astronómicos para probar sus capacidades. Uno de estos objetos fue SDP81, la lente gravitacional en la imagen de arriba. Mientras examinaban la galaxia más distante que estaba siendo captada por SDP81, descubrieron distorsiones más pequeñas en el anillo de la galaxia distante. Hezaveh y su equipo concluyen que estas distorsiones señalan la presencia de una galaxia oscura enana.
¿Pero por qué importa todo esto? Porque hay un problema en el Universo, o al menos en nuestra comprensión del mismo; Un problema de falta de masa.
Nuestra comprensión de la formación de la estructura del Universo es bastante sólida, al menos a mayor escala. Las predicciones basadas en este modelo concuerdan con las observaciones del Fondo cósmico de microondas (CMB) y la agrupación de galaxias. Pero nuestra comprensión se desmorona un poco cuando se trata de la estructura de menor escala del Universo.
Un ejemplo de nuestra falta de comprensión en esta área es lo que se conoce como el problema del satélite perdido. La teoría predice que debería haber una gran población de lo que se llaman objetos sub-halo en el halo de materia oscura que rodea las galaxias. Estos objetos pueden variar desde cosas tan grandes como las Nubes de Magallanes hasta objetos mucho más pequeños. En las observaciones del Grupo Local, existe un déficit pronunciado de estos objetos, con la sintonía de un factor de 10, en comparación con las predicciones teóricas.
Debido a que no los hemos encontrado, debe suceder una de dos cosas: o mejoramos al encontrarlos o modificamos nuestra teoría. Pero parece demasiado pronto para modificar nuestras teorías sobre la estructura del Universo porque no hemos encontrado algo que, por su propia naturaleza, sea difícil de encontrar. Por eso es tan importante este anuncio.
La observación e identificación de una de estas galaxias oscuras enanas debería abrir la puerta a más. Una vez que se encuentran más, podemos comenzar a construir un modelo de su población y distribución. Entonces, si en el futuro se encuentran más de estas galaxias oscuras enanas, confirmará gradualmente nuestra comprensión general de la formación y estructura del Universo. Y significará que estamos en el camino correcto cuando se trata de comprender el papel de Dark Matter en el Universo. Si no podemos encontrarlos, y el que está unido al halo de SDP81 resulta ser una anomalía, entonces, en teoría, vuelve al tablero de dibujo.
Se necesitaron muchos caballos de fuerza para detectar la galaxia oscura enana unida a SDP81. Los anillos Einstein como SDP81 tienen que tener una masa enorme para ejercer un efecto de lente gravitacional, mientras que las galaxias oscuras enanas son pequeñas en comparación. Es un problema clásico de "aguja en un pajar", y Hezaveh y su equipo necesitaban una potencia informática enorme para analizar los datos de ALMA.
ALMA y la metodología desarrollada por Hezaveh y su equipo con suerte arrojarán más luz sobre Dwarf Dark Galaxies en el futuro. El equipo cree que ALMA tiene un gran potencial para descubrir más de estos objetos de halo, lo que a su vez debería mejorar nuestra comprensión de la estructura del Universo. Como dicen en la conclusión de su artículo, "... las observaciones de ALMA tienen el potencial de avanzar significativamente en nuestra comprensión de la abundancia de la subestructura de la materia oscura".
