El misterio de la materia oscura ausente en las primeras galaxias del Universo

El misterio de la materia oscura ausente en las primeras galaxias del Universo

Madrid, España, 16 de marzo de 2017, ABC.- En los años setenta los astrónomos descubrieron que algunas estrellas se movían más rápido «de lo que debían». En la parte exterior del disco de las galaxias había pocas estrellas y poco gas. Pero el movimiento que llevaban solo podía explicarse si había más masa, y por tanto, más gravedad, en alguna parte. ¿Qué estaba pasando? Después del desconcierto inicial, los astrónomos propusieron que en la parte exterior de las galaxias lo que ocurría es que se acumulaba una materia invisible, que no emite, absorbe ni refleja la luz, pero que ejerce una importante atracción gravitacional: acababa de nacer el concepto de materia oscura.

Hoy en día la materia oscura es fundamental para explicar la evolución de las galaxias y del Universo. Pero un estudio presentado en Nature ha mostrado que la importancia de la materia oscura no siempre ha sido la misma. Después de observar seis galaxias muy lejanas que existieron en una etapa temprana del Universo, hace unos 10.000 millones de años, todo con ayuda del «Very Large Telescope» del Observatorio Europeo Austral (ESO), los investigadores han observado que en estas la materia oscura es menos importante que la materia visible. La parte externa de estas jóvenes (y a la vez antiguas) galaxias se mueve más despacio que en las galaxias actuales, y su comportamiento se puede explicar perfectamente sin la influencia de la materia oscura.

En las galaxias actuales, que son las que están más cerca de la Vía Láctea, tanto el disco como el núcleo giran a velocidades similares. La materia visible se acumula en las zonas centrales, y se cree que la materia oscura predomina en la periferia. En el caso de las jóvenes galaxias analizadas en este estudio, también ocurre que la materia visible se acumula en el centro, pero hay una diferencia: en estas los discos giran más despacio que los núcleos.

«Es sorprendente, pero las velocidades de rotación no son constantes, sino que decrecen al alejarnos del centro de las galaxias», ha explicado en un comunicado Reinhard Genzel, primer autor del estudio e investigador en el Instituto Max Planck de Física Extraterrestre.

De la telaraña a los discos de las galaxias

¿Por qué puede ocurrir esto? ¿Por qué esas galaxias del Universo más joven son distintas a las actuales? «Probablemente hay dos causas», ha dicho Genzel. «La primera, es que estas galaxias masivas del Universo temprano están fuertemente dominadas por la materia visible. En segundo lugar, estos discos son mucho más turbulentos que los de las galaxias espirales de nuestro vecindario».

Los modelos teóricos sugieren que las primeras galaxias se formaron en el interior de los halos de materia oscura, unas estructuras con forma de fibras que forman una gran «telaraña cósmica». La gravedad permitió estabilizar el gas, básicamente formado por hidrógeno, y al final este se acabó separando de la materia oscura. Si no hay distorsiones, este gas acaba formando un disco plano y estable que con el tiempo permite la concentración de materia suficiente como para permitir el nacimiento de estrellas.

En las galaxias actuales, la materia oscura ha tendido a acumularse en la periferia, mientras que la visible se ha apoderado del centro. Pero en estas antiguas galaxias, Genzel y sus compañeros percibieron la ausencia de materia oscura en la periferia, y que esta era más notable cuanto más joven fuera la galaxia en cuestión.

Halos de materia oscura grandes y dispersos

Los astrónomos creen que esto sugiere que en las etapas tempranas del Universo la materia visible se condensó en discos planos de gas, pero que los halos de materia oscura que los rodeaban eran mucho mayores y además estaban más dispersos. Por eso hicieron falta miles de millones de años para que la materia oscura se condensase también, y llegara hasta la posición en la que está en las galaxias actuales.

Para llegar a estas conclusiones, los astrónomos se centraron en seis galaxias y en 240 discos galácticos, en los que se observó que las velocidades de la periferia eran menores a las de las galaxias actuales.

Por último, los cálculos les ha permitido concluir que estas jóvenes galaxias están completamente dominadas por la materia visible. Sin embargo, en las actuales la materia oscura suele acumular la mitad de la masa de las galaxias.

Aunque estos investigadores no han cuestionado la importancia de la materia oscura como un componente fundamental del Universo, sí han sugerido que la materia oscura no estaba distribuida de la misma forma durante la juventud del Universo.

Mark Swinbank astrofísico de la Universidad de Durham que ha comentado este trabajo, ha dicho que hará falta una muestra mayor de galaxias para averiguar si los objetos estudiados por Genzel y su equipo son típicos o no. Pero en todo caso, cree que este estudio es un importante paso para comprender los procesos físicos que intervienen en la formación de galaxias.


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