La evidencia de una galaxia enana sin materia oscura desafía los modelos convencionales de formación de galaxias

Fuente Keck Observatory

Las galaxias pueden tener más variedad en cómo se forman y evolucionan de lo que se creía anteriormente

Astrónomos que utilizan el Observatorio W. M. Keck en Maunakea, Hawái, han encontrado evidencia convincente de una galaxia enana deficiente en materia oscura, FCC 224. Esta galaxia ultradifusa se encuentra en las afueras del Cúmulo de Fornax, aproximadamente a 60-65 millones de años luz de la Tierra. El descubrimiento desafía el paradigma cosmológico tradicional, que asume que la materia oscura es un componente fundamental en la formación de galaxias. Anteriormente, solo se habían descrito galaxias deficientes en materia oscura sin formación estelar en curso en otro lugar, el grupo NGC 1052, y las nuevas observaciones sugieren que estos objetos podrían estar más extendidos de lo que se creía.

Esta inusual galaxia fue descrita en dos estudios complementarios. El primer estudio, dirigido por el candidato a doctorado Yimeng Tang, de la Universidad de California en Santa Cruz, y publicado en la revista The Astrophysical Journal, analiza el singular sistema de cúmulos estelares globulares de FCC 224. El segundo estudio, dirigido por la candidata doctoral Maria Luísa Buzzo, de la Universidad de Swinburne y del Observatorio Europeo Austral, y publicado en la revista Astronomy & Astrophysics, explora el contenido de materia oscura de la galaxia y los posibles escenarios de su formación.

«Los cúmulos globulares se utilizan a menudo como indicador para estimar la cantidad de materia oscura que contiene una galaxia», afirmó Buzzo. «Por alguna razón, esta galaxia (FCC 224) presenta una cantidad inusual de cúmulos luminosos y ausencia de materia oscura, al menos en sus regiones internas. Ningún modelo de formación de galaxias existente, dentro de nuestro paradigma cosmológico estándar, puede explicar actualmente cómo se formó esta galaxia».

La investigación de Buzzo investigó el contenido de materia oscura de FCC 224 mediante espectroscopia de alta resolución del Keck Cosmic Web Imager (KCWI) del Observatorio Keck. Exploró sus similitudes con las galaxias enanas DF2 y DF4, previamente declaradas libres de materia oscura y ubicadas dentro del grupo de galaxias NGC 1052, para determinar si FCC 224 pertenece a la misma clase de galaxias. La investigación de Buzzo se basa en los hallazgos iniciales de Tang, quien, utilizando imágenes del Telescopio Espacial Hubble (HST) de la NASA, descubrió que FCC 224 posee cúmulos estelares similares a otras galaxias con deficiencia de materia oscura. Su investigación sugiere que este tipo de cúmulos estelares podría estar relacionado con la falta de materia oscura, lo que desafía los modelos convencionales de formación de galaxias. Los datos del Observatorio Keck/KCWI se obtuvieron a través de una propuesta de la Universidad de Swinburne, dirigida por el Investigador Principal (IP) Duncan Forbes, mientras que los datos del HST se adquirieron mediante un programa dirigido por el Investigador Principal Aaron Romanowsky.

“El nuevo brazo rojo de alta resolución del KCWI nos permitió medir con gran precisión los movimientos dentro de la galaxia, lo que puede utilizarse para rastrear su contenido de materia oscura”, explicó Buzzo. “La alta resolución espectral del KCWI nos permitió medir con precisión los movimientos (dispersión de velocidad) dentro de las estrellas y los cúmulos globulares de FCC 224”, afirmó Tang. “Estas mediciones confirmaron que la galaxia exhibe una dispersión de velocidad extremadamente baja, un rasgo distintivo de la deficiencia de materia oscura”.

Ambos equipos destacan la necesidad de realizar más observaciones para comprender los mecanismos que subyacen a la formación de FCC 224. Una hipótesis principal es que una interacción externa, como una colisión de alta velocidad, podría haber separado la materia oscura y visible de la galaxia, un escenario de formación conocido como el “modelo de enana bala”. Sin embargo, se requieren datos adicionales para comprobar esta teoría. «FCC 224 constituye un punto de referencia crucial en nuestro esfuerzo por identificar y estudiar otras galaxias con deficiencia de materia oscura», añadió Buzzo. «Al ampliar el tamaño de la muestra, podemos refinar nuestra comprensión de estas raras galaxias y del papel de la materia oscura en la formación de galaxias enanas».

El descubrimiento de FCC 224, fuera del grupo NGC 1052, sugiere que las galaxias con deficiencia de materia oscura podrían ser más comunes de lo que se creía, lo que plantea preguntas fundamentales sobre la necesidad de la materia oscura en la formación de las galaxias. A medida que mejoran las capacidades de observación, los astrónomos aspiran a realizar estudios más amplios para identificar galaxias similares e investigar sus orígenes.