Astrónomos descubren que la materia oscura predomina en las galaxias del Universo primitivo        

Por: Instituto Kavli de Física y Matemáticas del Universo (IPMU Kavli).

07 de febrero de 2025

Izq: Distribución de gas de carbono ionizado C+ en la escala del halo de P009-10, como se muestra en la imagen en color y los contornos negros. La distribución de gas nuclear, centrada en el cuásar (gran cruz negra), se muestra en los contornos magenta. Der: Campo de velocidad de la emisión de C+ desde -200 (en azul; moviéndose hacia nosotros) hasta +200 (en rojo; alejándose de nosotros) km/s, lo que indica una rotación coherente en un halo masivo de materia oscura. Crédito de la imagen: Adaptado de The Astrophysical Journal (2025).

Un equipo internacional de investigadores ha descubierto que la materia oscura domina los halos de dos agujeros negros supermasivos en galaxias situadas a unos 13.000 millones de años luz de distancia. Su estudio, publicado en The Astrophysical Journal, aporta nuevos datos sobre la relación entre la materia oscura y los agujeros negros supermasivos cuando el Universo era aún muy joven y sobre cómo han evolucionado las galaxias hasta la actualidad.

La primera persona en descubrir que la materia oscura desempeñaba un papel importante en las galaxias fue la astrónoma Vera Rubin, quien en la década de 1970 observó que las partes externas de las galaxias locales giraban a velocidades mayores de lo esperado, formando lo que más tarde se denominó una curva de rotación plana. Si las galaxias estuvieran formadas únicamente por estrellas y gas y obedecieran las leyes de Newton, las afueras de una galaxia se moverían más lentamente que la velocidad máxima más cerca del centro de la galaxia.

Las observaciones de Rubin sólo podrían tener sentido si hubiera una gran cantidad de masa invisible, posteriormente llamada materia oscura, que rodeara la galaxia como un halo, permitiendo que las estrellas y el gas en cualquier lugar alejado del centro galáctico se movieran a mayor velocidad. Además, el ensamblaje de materia oscura en lugares tan remotos del Universo nunca ha sido restringido observacionalmente y sigue siendo desconocido, a pesar de su importancia fundamental para nuestra comprensión del Universo.

Gracias a los datos del Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) y de la línea de emisión de carbono ionizado (C+), los investigadores pudieron descubrir la dinámica de los gases de dos galaxias anfitrionas de cuásares con un desplazamiento al rojo de 6. Al estudiar las curvas de rotación de cada galaxia, descubrieron que la materia oscura representaba aproximadamente el 60% de su masa total. Los cambios de velocidad con el radio en la galaxia son capturados por el gas desplazado hacia el azul (que se mueve hacia nosotros) y el gas desplazado hacia el rojo (que se aleja).

Curiosamente, las curvas de rotación en el Universo distante de estudios anteriores revelan una disminución en las afueras de las galaxias, lo que significa una fracción baja de materia oscura. Pero los datos tomados por el equipo de Instituto Kavli muestran una curva de rotación plana, similar a las galaxias de disco masivas cercanas a la Tierra, lo que indica que se requiere más materia oscura para explicar las altas velocidades.

Los hallazgos del equipo arrojan luz sobre la intrincada relación entre la materia oscura y los agujeros negros supermasivos. Ofrecen una pieza crucial del rompecabezas para comprender cómo evolucionaron las galaxias desde el Universo primitivo hasta las estructuras que observamos hoy.

Fuente:

https://phys.org/news/2025-02-astronomers-dark-dominating-early-universe.html