¿Por qué creen la mayoría de los
astrónomos en la materia oscura? Porque aunque se desconozca su
composición, parece conformar el 80% de la masa de las galaxias. El
concepto fue inventado por Fritz Zwicky en los años treinta para
explicar por qué las galaxias en el cúmulo de Coma se movían mucho más
rápido de lo que se podía explicar según sus masas observadas. En los
setenta, el paso más significativo lo dio la astrónoma Vera Rubin, quien
demostró que las galaxias rotan mucho más rápido de lo esperado en sus
zonas externas al combinar las masas de sus estrellas, gas y polvo, y la
ley de la gravedad de Newton o Einstein. Desde entonces, la comunidad
astrofísica ha tomado por válido que las galaxias están rodeadas por un
halo de esa materia oscura que no se ve pero que domina sus campos de
gravedad. Sin embargo, nadie ha podido identificar qué la constituye, a
pesar de los esfuerzos de la Física de partículas para explicarla. Eso
ha estimulado a idear nuevos experimentos. Uno de ellos, se propuso hace
unos 20 años y predecía que los halos deben frenar la rotación de las
barras de las galaxias. Si giran lentamente sería una prueba consistente
de la existencia de los halos, pero si lo hacen rápido, echaría dudas
sobre su existencia y, por tanto, sobre el modelo estándar de la
cosmología moderna.
En las galaxias espirales, las estrellas
de la barra rotan normalmente más rápido que las de sus brazos debido a
la fuerza gravitatoria. Alrededor del núcleo galáctico, existe el
denominado “círculo de corrotación”, puntos equidistantes al centro de
la galaxia donde las estrellas de la barra y las del resto del disco
rotan a la misma velocidad. Todos esos puntos forman el círculo, y la
distancia entre ellos y el núcleo es el “radio de corrotación”, que
pudieron hallar gracias a observaciones realizadas. A partir de ahí,
idearon una manera cuantitativa para discernir la velocidad de rotación
de las barras. Si la barra se ralentiza, el punto iría desplazándose
paulatinamente hacia fuera en el disco. La predicción afirmaba que si el
radio de corrotación se localizaba a una distancia del centro galáctico
mayor que 1,4 veces la longitud de la propia barra, sería una evidencia
de que la barra se habría frenado por el halo de materia oscura
alrededor de la galaxia.
No es sencillo estimar el radio de
corrotación. Durante la última década se han medido docenas de galaxias y
los valores obtenidos al dividir el radio de corrotación entre la
longitud de la barra fueron casi todos inferiores a 1,4. Tales
resultados pusieron en duda la realidad de los halos de materia oscura y
parecían amenazar la hipótesis de su existencia. Sin embargo, un equipo
del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) ha publicado
recientemente un artículo en Astrophysical Journal que demuestra que las barras en las galaxias giran mucho más despacio de lo que se había deducido en observaciones previas.
Para ello, lo primero que hicieron fue
aplicar un método preciso y novedoso que habían desarrollado parar
estimar los radios de corrotación de más de 100 galaxias. Después,
volvieron a medir minuciosamente las longitudes de las barras y
calcularon la razón entre ambas. La mayoría de los valores obtenidos
fueron inferiores a 1,4, pero su método les permitía llegar aún las
lejos. Dividieron la velocidad de rotación de la barra y la velocidad de
rotación del disco y hallaron que muchas de las barras, sobre todo las
más largas, giran bastante despacio si tomaban la velocidad del disco
galáctico como unidad base. Algo muy difícil de explicar y que
contradecía las predicciones, sobre todo porque esas galaxias tenían
ratios bastante menores que 1,4, algunas próximas a 1.
El equipo científico buscó una explicación. “La única viable –explica Joan Font,
investigador del IAC y primer autor del artículo- fue que quizás las
barras han ido alargándose durante su vida a la vez que se frenaban. Por
tanto, la razón entre el “radio de corrotación” y la longitud de la
barra no ha aumentado aunque el halo de materia oscura las esté
frenando”. Joan Font y John Beckman, también investigador del IAC y
coautor del artículo, decidieron implementar una serie de simulaciones
para ver si esa idea podía funcionar. Contaron con la ayuda de la
investigadora del IAC Inmaculada Martínez, que ya había
producido modelos de comportamiento de las barras durante la evolución
de las galaxias y sabía que las mismas tienden a crecer al incorporar
estrellas del disco. “Cuando usé un modelo para averiguar cómo el halo
de materia oscura puede afectar a la barra –comenta esta astrofísica- vi
que la razón podía ser menor que 1,4, incluso aunque la barra estuviera
siendo frenada por el halo”.
La combinación de estos modelos con las
observaciones han “rescatado” la materia oscura en los halos galácticos,
ya que simulaciones anteriores parecían negar su efecto generando
controversia en el mundo de la Astrofísica. “Ahora –apunta John Beckman-
hemos demostrado que esto se debe a unas simulaciones inadecuadas que
se habían dado por buenas. La realidad es que las barras que rotan
rápidamente lo hacen bastante despacio en la práctica”.
IAC
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