Una nueva teoría de la materia oscura explica dos enigmas de la astrofísica
Por: Iqbal Pittalwala, Universidad de California – Riverside.
07 de diciembre de 2023
Crédito de la imagen: dominio público.
Se cree que constituye el 85% de la materia del Universo, la materia oscura no es luminosa y su naturaleza no se comprende bien. Mientras que la materia normal absorbe, refleja y emite luz, la materia oscura no se puede ver directamente, lo que dificulta su detección. Una teoría llamada "materia oscura autointeractiva" o SIDM, propone que las partículas de materia oscura interactúan entre sí a través de una fuerza oscura, chocando fuertemente entre sí cerca del centro de una galaxia.
En un trabajo publicado en The Astrophysical Journal Letters, un equipo de investigación dirigido por Hai-Bo Yu, profesor de física y astronomía en la Universidad de California, Riverside, informa que SIDM puede explicar simultáneamente dos acertijos astrofísicos en extremos opuestos. "El primero es un halo de materia oscura de alta densidad en una galaxia elíptica masiva", dijo Yu. "El halo fue detectado mediante observaciones de fuertes lentes gravitacionales, y su densidad es tan alta que es extremadamente improbable en la teoría predominante de la materia oscura fría. La segunda es que los halos de materia oscura de las galaxias ultradifusas tienen densidades extremadamente bajas y son Es difícil de explicar mediante la teoría de la materia oscura fría".
Un halo de materia oscura es el halo de materia invisible que impregna y rodea una galaxia o un cúmulo de galaxias. Las lentes gravitacionales se producen cuando la luz que viaja a través del universo desde galaxias distantes se desvía alrededor de objetos masivos. El paradigma/teoría de la materia oscura fría, o CDM, supone que las partículas de materia oscura no colisionan. Como sugiere su nombre, las galaxias ultradifusas tienen una luminosidad extremadamente baja y la distribución de sus estrellas y gas está dispersa.
A Yu se unieron en el estudio Ethan Nadler, becario postdoctoral conjunto de los Observatorios Carnegie y la Universidad del Sur de California, y Daneng Yang, becario postdoctoral de la UCR. Para demostrar que SIDM puede explicar los dos enigmas astrofísicos, el equipo realizó las primeras simulaciones de alta resolución de la formación de estructuras cósmicas con fuertes autointeracciones de materia oscura en escalas de masa relevantes para el fuerte halo de lentes y las galaxias ultradifusas.
"Estas autointeracciones conducen a la transferencia de calor en el halo, lo que diversifica la densidad del halo en las regiones centrales de las galaxias", dijo Nadler. "En otras palabras, algunos halos tienen densidades centrales más altas y otros tienen densidades centrales más bajas, en comparación con sus contrapartes MDL, y los detalles dependen de la historia de la evolución cósmica y el entorno de los halos individuales".
La investigación también demuestra el poder de sondear la materia oscura a través de observaciones astrofísicas, con la herramienta de simulaciones por computadora de la formación de estructuras cósmicas. Desde aproximadamente 2009, el trabajo de Yu y sus colaboradores ha ayudado a popularizar SIDM en las comunidades de física de partículas y astrofísica.
Fuente:
https://phys.org/news/2023-12-dark-theory-puzzles-astrophysics.html