Los investigadores de la Universidad de Bonn y la Universidad de California en Irvine utilizaron sofisticadas simulaciones por computadora para diseñar una prueba que pudiera responder a una pregunta candente en astrofísica: ¿hay realmente materia oscura? ¿O es necesario modificar la ley gravitacional de Newton?estudio, ahora publicado en el Cartas de revisión física , muestra que la respuesta está oculta en el movimiento de las estrellas dentro de pequeñas galaxias satélite girando alrededor de la Vía Láctea.
Utilizando una de las supercomputadoras más rápidas del mundo, los científicos han simulado la distribución de la materia de las llamadas galaxias "enanas" satelitales. Estas son pequeñas galaxias que rodean, por ejemplo, la Vía Láctea o Andrómeda.
Los investigadores se centraron en una relación llamada "relación de aceleración radial" RAR. En las galaxias de disco, las estrellas se mueven en órbitas circulares alrededor del centro galáctico. La aceleración que las obliga a cambiar constantemente de dirección es causada por la atracción de la materia en elgalaxia. El RAR describe la relación entre esta aceleración y la causada solo por la materia visible. Proporciona una idea de la estructura de las galaxias y su distribución de materia.
"Hemos simulado, por primera vez, el RAR de las galaxias enanas bajo el supuesto de que existe materia oscura", explica el profesor Dr. Cristiano Porciani del Instituto de Astronomía Argelander de la Universidad de Bonn ". Resultóque se comportan como versiones reducidas de galaxias más grandes ". ¿Pero qué pasa si no hay materia oscura y, en cambio, la gravedad" funciona "de manera diferente a lo que Newton pensó?" En este caso, el RAR de las galaxias enanas depende en gran medida de la distancia a su galaxia madre, si bien esto no sucede si existe materia oscura ", explica el investigador Emilio Romano-Díaz.
Esta diferencia hace que los satélites sean una poderosa sonda para probar si la materia oscura realmente existe. La nave espacial Gaia, que fue lanzada por la Agencia Espacial Europea ESA en 2013, ya podría proporcionar una respuesta. Fue diseñada para estudiar las estrellas enla Vía Láctea y sus galaxias satelitales con detalles sin precedentes y ha recopilado una gran cantidad de datos.
Sin embargo, probablemente llevará años resolver este enigma. "Las mediciones individuales no son suficientes para probar las pequeñas diferencias que hemos encontrado en nuestras simulaciones", explica el estudiante de doctorado Enrico Garaldi. "Pero observando repetidamente las mismas estrellasmejora las mediciones cada vez. Tarde o temprano debería ser posible determinar si las galaxias enanas se comportan como en un universo con materia oscura, o no ".
El cemento que mantiene unidas a las galaxias
Esta pregunta es uno de los temas más apremiantes en la cosmología actual. La existencia de materia oscura ya fue sugerida hace más de 80 años por el astrónomo suizo Fritz Zwicky. Se dio cuenta de que las galaxias se mueven tan rápido dentro de los cúmulos de galaxias que en realidad deberían derivaraparte. Por lo tanto, postuló la presencia de materia invisible que, debido a su masa, ejerce suficiente gravedad para mantener las galaxias en sus órbitas observadas. En la década de 1970, su colega estadounidense Vera Rubin descubrió un fenómeno similar en galaxias espirales como la Vía Láctea:gire tan rápido que la fuerza centrífuga los separe si solo hubiera materia visible.
Hoy en día, la mayoría de los físicos están convencidos de que la materia oscura constituye aproximadamente el 80 por ciento de la masa en el universo. Dado que no interactúa con la luz, es invisible para los telescopios. Sin embargo, suponiendo que su existencia proporciona un ajuste excelente a una serie deOtras observaciones, como la distribución de la radiación de fondo, un resplandor del Big Bang. La materia oscura también proporciona una buena explicación para la disposición y la tasa de formación de galaxias en el universo. Sin embargo, a pesar de los numerosos esfuerzos experimentales, no hay pruebas directasesa materia oscura existe. Esto llevó a los astrónomos a la hipótesis de que la fuerza gravitacional en sí misma podría comportarse de manera diferente a lo que se pensaba anteriormente. Según la teoría llamada MOND Dinámica Newtoniana Modificada, la atracción entre dos masas obedece las leyes de Newton solo hasta cierto punto.A aceleraciones muy pequeñas, como las que prevalecen en las galaxias, la gravedad se vuelve considerablemente más fuerte, por lo tanto, las galaxias no se desgarran debido a su rotación.La velocidad normal y la teoría MOND pueden prescindir de la misteriosa masilla estelar.
El nuevo estudio abre la posibilidad de que los astrónomos prueben estas dos hipótesis en un régimen sin precedentes.
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Materiales proporcionados por Universidad de Bonn . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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