Nube, la galaxia casi invisible que desafía el modelo de materia oscura

Nube es una galaxia enana casi invisible descubierta por un equipo internacional de investigación liderado por el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), en colaboración con la Universidad de La Laguna (ULL) y otras entidades. El nombre fue puesto por la hija de 5 años de uno de los investigadores del grupo y debe su nombre a la forma difusa que presenta el objeto.

Su brillo es tan débil que ha pasado desapercibida en los distintos cartografiados previos de esa parte del cielo, como si de un fantasma se tratase. Esto se debe a que las estrellas que la componen se encuentran muy repartidas en un gran volumen, lo cual volvía a Nube casi imperceptible.

Este nuevo hallazgo tiene una serie de peculiaridades que la hacen distinta a otros objetos conocidos con anterioridad. El equipo científico estima que Nube es una galaxia enana 10 veces más débil en brillo que las otras de su tipo, pero a su vez es tres veces más extendida que otros objetos con igual número de estrellas. De forma más ilustrativa, se habla de un objeto que mide un tercio de la Vía Láctea, pero con una masa similar a la pequeña Nube de Magallanes. «Con nuestro conocimiento actual, no sabemos cómo es posible que una galaxia con esas características tan extremas pueda existir», explica Mireia Montes, autora principal del artículo e investigadora en el IAC y en la ULL.

Composición de la galaxia Nube en blanco y negro para resaltar el fondo. Imagen: GTC, M. Montes

Localizada como una débil mancha

Desde hace años, Ignacio Trujillo, segundo autor del artículo, ha estado analizando junto a un equipo de investigadores los cartografiados obtenidos por el SDSS (Sloan Digital Sky Survey) sobre una franja específica del cielo bajo el marco del proyecto Legado del IAC Stripe 82. En una de las revisiones, notificaron una débil mancha que consiguió llamar lo suficiente la atención como para ponerse en marcha.

El siguiente paso fue utilizar las imágenes multicolor ultraprofundas del Gran Telescopio de Canarias (GTC) para confirmar que esa mancha que aparecía en el cartografiado no era algún tipo de error, sino que se trataba de un objeto extremadamente difuso. Debido a su bajo brillo, es difícil determinar la distancia exacta a la que se encuentra Nube.

Los autores del artículo estipularon mediante una observación obtenida con el Telescopio de Green Bank (GBT) que la galaxia podría estar a unos 300 millones de años luz, aunque próximas observaciones con el Telescopio Very Large Array (VLA) y el Telescopio William Herschel tratarán de confirmar si esta distancia es correcta. «Si la galaxia estuviera finalmente más cerca, seguiría siendo un objeto muy raro que presenta retos importantes para la astrofísica», comenta Ignacio Trujillo.

Imágen de la galaxia Nube a través de distintos telescopios. Imagen: SDSS/GTC/IAC

¿Otro desafío para el modelo de la materia oscura actual?

Por norma general, las galaxias tienen una densidad de estrellas mucho mayor en las partes internas, y esta se reduce de forma muy rápida conforme se aleja del centro. Sin embargo, Montes señala que en Nube «la densidad de estrellas apenas varía en todo el cuerpo, por eso es tan débil y no la hemos podido observar hasta tener las imágenes ultraprofundas del GTC».

Nube confunde al personal astrónomo. A priori, destaca el equipo, no hay ninguna interacción o indicación que explique sus extrañas propiedades. Las simulaciones cosmológicas son incapaces de reproducir sus «características extremas» aún planteando distintos escenarios. «Nos hemos quedado sin opciones dentro del modelo cosmológico aceptado ahora, que es el de la materia oscura fría», destaca la autora.

El modelo de materia oscura fría reproduce estructuras a gran escala, pero hay escenarios a pequeña escala, como es el caso de Nube, para los que es incapaz de dar respuesta.  Se ha comprobado cómo los distintos modelos teóricos no pueden reproducirlo por lo que es uno de los casos más extremos que se conocen hasta el día de hoy. «Es posible que con esta galaxia, y similares que podamos encontrar, obtengamos pistas adicionales que nos abran una nueva ventana para entender el Universo», comenta Montes.

«Una posibilidad muy sugerente es que las propiedades inusuales de Nube nos indiquen que las partículas que forman la materia oscura tengan una masa ridículamente pequeña», indica Ignacio Trujillo. Si este fuera el caso, la estructura inusual de esa galaxia sería una manifestación de las propiedades de la física cuántica, pero a escala galáctica. «Si esta hipótesis se confirmara, sería una de las más bellas exhibiciones de la naturaleza que unifica el mundo de lo más pequeño con lo más grande», concluye.

*Referencia: M. Montes, I. Trujillo, et al. ‘An almost dark galaxy with the mass of the Small Magellanic Cloud’. A&A, 2024.