Fuerzas de marea para eliminar materia oscura de las galaxias

Región alrededor de la galaxia NGC 1052-DF4, capturada con el telescopio IAC80 en el Observatorio del Teide. La figura destaca las principales galaxias en el campo de visión, incluyendo NGC 1052-DF4 (centro) y su vecina NGC 1035 (centro-izquierda). / IAC

El año pasado investigadores del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) aclararon el misterio de la supuesta ausencia de materia oscura en la galaxia NGC1052-DF2 al descubrir que se encuentra mucho más cerca de lo que se pensaba.

Ahora explican la escasez de materia oscura en otra galaxia, NGC1052-DF4, que también ha desconcertado durante años a la comunidad astronómica. En esta ocasión, la explicación está en las mareas que provoca la interacción gravitatoria con otra cercana. El estudio se publica en The Astrophysical Journal.

La escasez de materia oscura en la galaxia NGC1052-DF4 se explica por las mareas que provoca la interacción gravitatoria con una galaxia cercana, lo que reconcilia este fenómeno con los modelos de formación y evolución de galaxias aceptados

Hasta la fecha no se podía explicar la falta de materia oscura en NGC1052-DF4 sin romper con los modelos cosmológicos aceptados. Mientras que, en este tipo de galaxias antiguas, la masa estelar suele representar solo el 1 %, con respecto a la mayoritaria materia oscura, en este caso se había detectado que la materia oscura representaba menos del 50 %.

Pero, por fin, se ha resuelto el enigma, Los astrónomos han detectado en NGC1052-DF4 profundos cambios de distribución de la materia debidos a mareas provocadas por la interacción gravitatoria de la galaxia masiva vecina NGC1035. Los sistemas galácticos masivos pueden ejercer interacción gravitatoria sobre sus galaxias próximas, alterando profundamente su estructura hasta destruirlas, según el estudio.

Estas fuerzas afectan, en un primer momento, a la materia oscura, “dado que las estrellas están más concentradas y comienzan a verse afectadas más tarde, cuando prácticamente se ha eliminado la materia oscura”, explica Mireia Montes, astrofísica doctorada en el IAC que lidera la investigación desde la Universidad de Nueva Gales del Sur, en Australia.

Como ocurre con las mareas terrestres por la Luna

Lo observado es similar a lo que ocurre en la Tierra debido a las fuerzas gravitatorias que ejerce la Luna. “El mecanismo ya se conocía, pero no se había logrado observar en este tipo de galaxias, donde la densidad estelar es extremadamente baja”, apunta Ignacio Trujillo, astrofísico del IAC y uno de los responsables del trabajo.

Y esto es precisamente lo que logra el estudio: “Detectar características que son 1000 veces más tenues que el cielo nocturno visible desde la Tierra, en galaxias que se encuentran a 65 millones de años luz de nosotros”, añade Trujillo.

Se han detectado características que son 1000 veces más tenues que el cielo nocturno visible desde la Tierra en galaxias que se encuentran a 65 millones de años luz de nosotros

Este tipo de investigación se conoce como ‘ciencia de bajo brillo superficial‘ y, para obtener las imágenes, los responsables han realizado una minuciosa observación con el Telescopio Espacial Hubble, el Gran Telescopio Canarias (GTC) en el Observatorio del Roque de los Muchachos (Garafía, La Palma) y el IAC-80 del Observatorio del Teide (Izaña, Tenerife). Pero no de la manera tradicional.

Si bien los astrónomos suelen trabajar con tiempos de exposición de una media hora, este trabajo ha requerido imágenes de 60 horas de exposición, lo cual “es bastante complicado”, asegura Raúl Infante-Sainz, especialista en análisis de regiones de bajo brillo y otro de los responsables del trabajo desde el IAC.

Y es que, además del tiempo que supone llegar a estas bajísimas densidades de estrellas, después “hay que reducir los datos de forma adecuada para ser capaz de obtener las estructuras de bajo brillo superficial, que están ocultas debajo del nivel de ruido que originalmente tienen las imágenes”.

Esta minuciosa investigación, en la que también ha participado la Universidad de La Laguna, el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) y la NASA, al explicar la ausencia de materia oscura en NGC1052-DF4 ha ayudado a reconciliar las observaciones con los modelos de formación y evolución de galaxias más aceptados por la comunidad astronómica internacional.

Referencia:
Mireia Montes et al. “The Galaxy ‘missing dark matter’ NGC1052-DF4 is undergoing tidal disruption”. The Astrophysical Journal, 2020

Fuente: IAC