Las imágenes creadas por el próximo telescopio espacial romano Nancy Grace de la NASA podrían permitir a los científicos buscar materia oscura entre las estrellas.
Un equipo internacional de investigadores cree que los huecos en las cadenas de estrellas que cuelgan de bolas apretadas de cuerpos estelares antiguos, llamados cúmulos globulares, podrían verse influenciados por cúmulos de materia oscura.
Hasta ahora, los astrónomos sólo han podido estudiar estas corrientes estelares suspendidas dentro de la Vía Láctea, lo que significa que nuestra comprensión de ellas es limitada. Novel, cuyo lanzamiento está previsto para 2027, debería ser lo suficientemente sensible como para ver estas estructuras en nuestra galaxia vecina, Andrómeda, y con tal detalle, sería posible ver las perturbaciones causadas por la materia oscura, lo que daría a los astrónomos pistas sobre esta sustancia esquiva.
«Hay corrientes estelares en nuestra propia galaxia, donde vemos brechas que podrían deberse a la materia oscura», dijo en un comunicado el miembro del equipo y científico de la Universidad Northwestern, Tjitske Starkenburg. declaración. «Pero estas brechas también se pueden cerrar de otras maneras».
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El equipo sostiene que a medida que Roman observe huecos en galaxias distintas de la Vía Láctea, proporcionará a los científicos una mejor imagen de esos huecos en su conjunto. En última instancia, esto podría ayudar a determinar la existencia y las propiedades de los cúmulos de materia oscura.
Leer entre líneas (o más bien entre estrellas)
La materia oscura es preocupante para los científicos porque, aunque constituye alrededor del 85 por ciento de la materia del universo, tienen muy poca idea de qué es.
La materia oscura no interactúa con la luz, lo que significa que es efectivamente invisible a nuestros ojos y no puede estar formada en absoluto por los átomos formados por electrones, protones y neutrones que componen la materia «cotidiana», a la que estamos acostumbrados. Piensa en las estrellas, los planetas, las flores, los libros. Todo lo que vemos a simple vista –incluido nuestro cuerpo– está hecho de esta materia “normal”.
Sin embargo, la materia oscura interactúa con la gravedad, lo que significa que la única forma en que los científicos pueden inferir su presencia es examinar cómo su influencia sobre la gravedad influye en toda la materia y la luz cotidianas.
El hecho de que la materia oscura interactúe gravitacionalmente es en realidad una oportunidad para la evolución del universo. Algunas galaxias, por ejemplo, giran tan rápidamente que la gravedad de su materia visible (estrellas, gas, polvo y planetas) no sería suficiente para evitar que se separen.
«Estamos observando el efecto de la materia oscura en las galaxias», dijo en el comunicado el miembro del equipo Christian Aganze, investigador postdoctoral de la Universidad de Stanford. «Por ejemplo, cuando modelamos la rotación de las galaxias, necesitamos masa adicional para explicar su rotación. La materia oscura puede proporcionar esta masa faltante».
Las pistas sobre la materia oscura bien pueden provenir de cúmulos globulares, que a menudo contienen millones de estrellas, así como de corrientes estelares sueltas. De hecho, los científicos creen que la materia oscura puede «hacer agujeros» en estas corrientes estelares, creando espacios que pueden utilizarse para evaluar la naturaleza de esta misteriosa forma de materia.
«La razón por la que estas corrientes son más interesantes para observar los efectos de estos cúmulos de materia oscura es doble», dijo Starkenburg. “En primer lugar, estas corrientes ‘viven’ en las regiones extremas de una galaxia, donde por lo demás hay muy poca estructura.
«Y en segundo lugar, estas corrientes son inherentemente muy delgadas porque se formaron a partir de densos cúmulos de estrellas, lo que significa que se pueden ver espacios o cualquier perturbación mucho más fácilmente».
Esta no es una idea nueva, pero no se ha aprovechado plenamente para llegar al fondo del problema de la materia oscura. Los telescopios espaciales y los instrumentos terrestres actuales se limitan a buscar agujeros de materia oscura en un pequeño número de corrientes estelares suspendidas de cúmulos globulares dentro de la Vía Láctea.
Desde su posición a unos 1,6 millones de kilómetros de la Tierra, Roman podrá estudiar estas características en galaxias vecinas, en particular en Andrómeda, por primera vez. Su instrumento de amplio campo producirá imágenes 200 veces más grandes que las creadas por el Telescopio Espacial Hubble.
Para probar esto, este equipo simuló corrientes de estrellas y les permitió interactuar con cúmulos de materia oscura, generando espacios como se esperaba. Luego, los científicos crearon falsas observaciones romanas de estos espacios perforados de materia oscura en corrientes estelares. Llegaron a la conclusión de que Roman sería capaz de detectar estas lagunas cuando finalmente abriera los ojos al cosmos.
La novela arrojará más luz sobre la materia oscura
El estudio de los flujos estelares suspendidos de los cúmulos globulares no será la única búsqueda de materia oscura que Roman realiza como parte de su estudio del universo.
Los científicos creen que la mayoría, si no todas, las galaxias están envueltas en halos de esta misteriosa materia. Y se cree que estos halos se extienden mucho más allá del contenido de materia visible de las galaxias. Este último también será estudiado por el telescopio espacial, que lleva el nombre de la primera jefa de astronomía de la NASA, Nancy Grace Roman, conocida cariñosamente como la «madre del Hubble».
Roman no sólo se utilizará para estudiar el halo de materia oscura alrededor de Andrómeda, sino que también investigará la posible existencia de «subhalos» de materia oscura más pequeños alrededor de la galaxia vecina.
«Esperamos que subhalos de materia oscura más pequeños interactúen con los flujos de cúmulos globulares», dijo Starkenburg. “Si estos subhalos están presentes en otras galaxias, predecimos que veremos brechas en los flujos de cúmulos globulares que probablemente sean causados por estos subhalos.
«Esto nos dará nueva información sobre la materia oscura, incluyendo qué tipos de halos de materia oscura están presentes y cuáles son sus masas».
Además de participar en este estudio, Starkenburg ya está ayudando a sentar las bases para el trabajo de detective de materia oscura de Roman a través de financiación del programa de Oportunidades de Participación de Apoyo e Investigación del Telescopio Espacial Nancy Grace Roman de la NASA.
«Este equipo planea modelar cómo los cúmulos globulares se transforman en flujos estelares mediante el desarrollo de un marco teórico mucho más detallado», dijo. «Continuaremos prediciendo los orígenes de los cúmulos globulares que forman flujos y si estos flujos serán observables con Roman».
La investigación del equipo se detalla en un artículo preimpreso que aparece en el repositorio de artículos. arXiv y fue aceptado para su publicación en The Astrophysical Journal.
