Las imágenes creadas por el próximo telescopio espacial romano Nancy Grace de la NASA pueden 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 objetos estelares antiguos, llamados cúmulos globulares, podrían verse afectados por acumulaciones de materia oscura.
Hasta ahora, los astrónomos sólo han podido estudiar estas corrientes estelares colgantes dentro de la Vía Láctea, lo que significa que nuestra comprensión de ellas es limitada. ROMAN, cuyo lanzamiento está previsto para 2027, debería ser lo suficientemente sensible como para ver estas estructuras en nuestra galaxia vecina Andrómeda, y con tanto detalle será posible ver las perturbaciones causadas por la materia oscura, lo que dará a los astrónomos pistas sobre esta materia esquiva.
«Hay corrientes estelares en nuestra galaxia, donde vemos lagunas que pueden deberse a la materia oscura», dijo en el artículo Tjitski Starkenberg, miembro del equipo y científico de la Universidad Northwestern. declaración. «Pero estas brechas también pueden corregirse por otros medios».
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El equipo enfatiza que, si bien Roman observa brechas en galaxias distintas de la Vía Láctea, proporcionará a los científicos una mejor imagen de estas brechas en su conjunto. En última instancia, esto podría ayudar a determinar la existencia y las propiedades de los grupos de materia oscura.
Leer entre líneas (o más bien las estrellas)
La materia oscura es preocupante para los científicos, porque aunque representa aproximadamente el 85% 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 prácticamente invisible a nuestros ojos y no puede estar compuesta por los átomos formados por electrones, protones y neutrones que forman la materia «cotidiana» a la que estamos acostumbrados. Piense en estrellas, planetas, flores y libros. Todo lo que vemos a simple vista –incluido nuestro cuerpo– está hecho de esta sustancia “natural”.
Sin embargo, la materia oscura interactúa con la gravedad, lo que significa que la única forma en que los científicos pueden inferir su existencia es observando cómo su efecto sobre la gravedad afecta posteriormente a toda la materia y a la luz cotidiana.
El hecho de que la materia oscura interactúe con la gravedad es realmente una suerte para la evolución del universo. Algunas galaxias, por ejemplo, giran tan rápido que la gravedad de su materia visible (estrellas, gas, polvo y planetas) no sería suficiente para evitar que sean destruidas en gran medida.
«Vemos la influencia de la materia oscura en las galaxias», dijo en el comunicado Christian Aganzi, miembro del equipo y becario postdoctoral en la Universidad de Stanford. «Por ejemplo, cuando modelamos cómo giran las galaxias, necesitamos masa adicional para explicar su rotación. La materia oscura puede proporcionar esa masa faltante».
Las pistas sobre la materia oscura pueden surgir de los cúmulos globulares, que a menudo contienen millones de estrellas, junto con corrientes estelares sueltas. Esto se debe a que los científicos creen que la materia oscura puede «hacer agujeros» en estas corrientes estelares, creando espacios que pueden usarse para evaluar la naturaleza de esta misteriosa forma de materia.
«La razón por la que estas corrientes son más interesantes para ver los efectos de estos grupos de materia oscura es doble», dijo Starkenberg. En primer lugar, estas corrientes “viven” en las regiones exteriores extremas de la galaxia, donde hay muy poca estructura.
“Y en segundo lugar, estas corrientes son intrínsecamente muy delgadas porque se forman a partir de densos cúmulos de estrellas, lo que significa que se pueden ver huecos o cualquier perturbación más fácilmente”.
Esta no es una idea nueva, pero sí que no se ha aprovechado plenamente para resolver el problema de la materia oscura. Los telescopios espaciales y los instrumentos terrestres actuales se limitan a buscar agujeros perforados por la materia oscura en un pequeño número de corrientes estelares que cuelgan de cúmulos globulares dentro de la Vía Láctea.
Desde su ubicación a aproximadamente 1,6 millones de kilómetros (1 millón de millas) de la Tierra, Roman podrá explorar características similares en galaxias vecinas, especialmente 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 grupos de materia oscura, generando agujeros como se esperaba. Luego, los científicos crearon observaciones romanas ficticias de estos espacios perforados por materia oscura en corrientes estelares. Concluyen que Roman efectivamente podrá descubrir estas lagunas cuando finalmente abra los ojos al universo.
Los romanos arrojarán más luz sobre la materia oscura
El estudio de las corrientes estelares que cuelgan de los cúmulos globulares no será la única búsqueda de materia oscura que realice Roman mientras estudia el universo.
Los científicos creen que la mayoría, si no todas, las galaxias están cubiertas por halos de esta misteriosa sustancia. Se cree que estos halos se extienden 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 astrónoma jefe de la NASA, Nancy Grace Roman, conocida como la «Madre del Hubble».
Roman no sólo se utilizará para investigar el halo de materia oscura alrededor de Andrómeda, sino que también investigará la posibilidad de que existan «subhalos» más pequeños de materia oscura alrededor de la galaxia cercana.
«Esperamos que subhalos más pequeños de materia oscura interactúen con las corrientes de los cúmulos globulares», dijo Starkenberg. “Si estos subhalos existen en otras galaxias, esperamos ver brechas en las corrientes de masa globular que probablemente sean causadas por estos subhalos.
«Esto nos dará nueva información sobre la materia oscura, incluyendo qué tipos de halos de materia oscura existen y cuál es su masa».
Además de su participación en este estudio, Starkenberg ya está ayudando a sentar las bases para el trabajo de Roman en la investigación de la materia oscura con la ayuda de financiación a través del Programa de Oportunidades de Apoyo y Participación en la Investigación del Telescopio Espacial Nancy Grace Roman de la NASA.
«Este equipo planea modelar cómo se forman los cúmulos globulares en las corrientes estelares mediante el desarrollo de un marco teórico más detallado», dijo. «Continuaremos prediciendo los orígenes de los cúmulos globulares que forman una corriente y si estas corrientes se pueden observar usando a los romanos».
La investigación del equipo se detalla en un artículo preimpreso ubicado en el repositorio de artículos. arXiv Ha sido aceptado para su publicación en el Astrophysical Journal.
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