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Galaxias frustradas

POR MARIO G. ABADI | A veces espirales, otras elípticas, pero siempre majestuosas, las galaxias son sistemas monstruosos formados por miles de millones de estrellas, gas y polvo. Conocidas también como universos islas, su condición monstruosa no proviene, precisamente, por ser contrarias al orden de la naturaleza, sino por sus tamaños inmensos y su cualidad de objetos extraordinarios.

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Galaxias frustradas

Formación estelar en la galaxia enana NGC 1569 / Nasa

Mario Abadi

Nuestra galaxia, la Vía Láctea, es sólo una de las cientos de miles de millones de galaxias que pueblan el universo y nuestro Sol, es una de las innumerables estrellas que la habitan. Está rodeada de una veintena de galaxias mucho más pequeñas que la orbitan de manera análoga a como la Luna orbita alrededor de la Tierra. De tamaños considerablemente más pequeños, estas galaxias se denominan galaxias enanas, o también galaxias satélites ya que orbitan alrededor de una galaxia principal.

Al igual que muchas de las poesías de Edgar Alan Poe, las galaxias, están rodeadas de un halo de misterio. Literalmente. A partir de la década de 1970, los astrónomos comenzaron a acumular evidencia observacional de que las galaxias están rodeadas de enormes cantidades de un extraño material no luminoso, conocido en la jerga científica como materia oscura.

Este material de naturaleza aun desconocida, es fundamentalmente diferente de la materia común y corriente (átomos) que compone cualquier objeto que conozcamos. De manera similar a los icebergs, que flotan a la deriva en los océanos, dejando visible sobre la superficie del mar sólo la octava parte de su volumen total, el halo de materia oscura que envuelve a cada galaxia es mucho más masivo que ella misma, llegando a tener varias veces la masa de la galaxia que habita en su centro. Estos halos de materia oscura juegan un papel fundamental en la vida de una galaxia ya que sin ellos, las estrellas se escaparían de las galaxias debido a las altas velocidades a las que se mueven.

La existencia de esta materia oscura ha cambiado radicalmente no sólo la idea que tenemos de las galaxias, sino también la cosmología misma, es decir, las ideas sobre el origen y la evolución pasada y futura del Universo entero.

El modelo cosmológico más aceptado actualmente establece que la materia oscura está distribuida espacialmente en halos que rodean a cada una de las galaxias individuales que se observan. Sin embargo, utilizando supercomputadoras poderosísimas para generar universos virtuales, los teóricos predicen que la cantidad de halos que deben existir son mucho más que la cantidad de galaxias que los observadores detectan.

Esta tensión entre la teoría y las observaciones es uno de los conflictos más acuciantes que enfrenta el área de formación de las galaxias. Se lo conoce como el problema de las “galaxias satélites faltantes” porque la diferencia entre el número de galaxias observadas y el número de halos de materia oscura predicho por los modelos teóricos es especialmente dramática si se consideran particularmente galaxias de baja masa. La magnitud de esta diferencia es muy notable.

Los trabajos teóricos predicen que en el halo de materia oscura de una galaxia como nuestra Vía Láctea deberían existir alrededor de unos miles de halos más pequeños. Esto contrasta enormemente con la escasa veintena de galaxias satélites que tiene nuestra Galaxia y que han sido detectadas con enorme esfuerzo, incluso utilizando los telescopios más poderosos ubicados sobre la superficie terrestre o en órbita alrededor de la Tierra.

Utilizando simulaciones de formación de galaxias de muy alta resolución, hemos propuesto recientemente una solución plausible a este problema que lleva más de una década sin descifrar. Las galaxias están distribuidas en el Universo formando estructuras colosales, lejos de tener una distribución homogénea. Por el contrario, están distribuidas en estructuras de tamaños colosales en una distribución intrincada y laberíntica de tipo esponja con grandes cantidades de gas en el espacio entre las galaxias.

Esta distribución está caracterizada por montones de filamentos, puentes, túneles y huecos que se tuercen y entrecruzan. A medida que estas estructuras se forman, otras galaxias que no pertenecen a las mismas, las atraviesa a velocidades altísimas del orden de 300 kilómetros por segundo. El gas de una galaxia fricciona con el gas que está en estos filamentos generándole un efecto similar a un túnel de viento. Las galaxias enanas no poseen la fuerza gravitacional suficiente para retener su gas y por lo tanto escapa de la galaxia formando una cola gaseosa en dirección opuesta a su movimiento. Una vez que han perdido el gas, estas galaxias malogradas ya no cuentan con el combustible para formar estrellas dejando sus halos de materia oscura vacíos de gas y estrellas. Huérfanos de material luminoso, los halos de materia oscura vagan, indetectables sin luz y sin brillo, por la inmensidad del universo.

Este trabajo ha sido llevado a cabo, como parte de una colaboración internacional, en el Observatorio Astronómico y en el Instituto de Astronomía Teórica y Experimental (IATE) por el Lic. Alejandro Benitez-Llambay y el Dr. Mario G. Abadi astrónomos de la Universidad Nacional de Córdoba y del CONICET.