galaxias enanas deficientes en materia oscura

Una vieja esfera estelar, que ha reunido cientos de miles de soles, lleva miles de millones de años girando por las afueras de una galaxia enana. Según los cálculos, hace mucho que debería haberse desplomado hacia el centro, como una piedra pesada en un cuenco de gelatina. Pero la esfera se mantiene en su sitio, y ese hecho no deja dormir a los astrofísicos desde hace varias décadas.

Un rayo de luz que pasa cerca de un cuerpo masivo se curva a su alrededor, como un corredor que dobla la esquina del estadio. Para una estrella de neutrones, ese ángulo de desviación suele considerarse igual al de una masa puntual.

En una galaxia lejana, la luz del gas incandescente debería revelar su composición. El telescopio James Webb descompuso esa luz en un espectro, y los astrónomos vieron que las líneas de oxígeno eran demasiado débiles.

El cielo nocturno parece inmutable, pero las galaxias intercambian materia constantemente. La Vía Láctea, como un gran río, absorbe arroyos más pequeños: las galaxias enanas. Junto con sus estrellas, también pueden llegar planetas.

Un enorme estadio lleno de gente vestida de negro. Estás afuera y tratas de entender qué ocurre dentro, aunque no ves a ninguna persona. Pero si dos personas chocan e intercambian camisetas brillantes, notarás un destello de color.

En 1433 pares de galaxias esparcidos por el cielo, los astrónomos notaron un patrón inusual. Las vecinas situadas «encima» o «debajo» de un sistema estelar masivo contienen hasta un cuarto más de oxígeno que las que se encuentran en el plano de su disco.

En la galaxia NGC 1052 DF2, las estrellas se mueven a tan solo 8 kilómetros por segundo — como si no hubiera masa invisible alrededor. Para comparar: en nuestra Vía Láctea, las estrellas periféricas se aceleran hasta 200 kilómetros por segundo, retenidas por un masivo halo de materia oscura.

Capa tras capa, artefacto tras artefacto — el arqueólogo reconstruye la historia de un antiguo asentamiento. Así también los astrofísicos, analizando 259 registros de LIGO–Virgo–KAGRA, vieron una clara estructura estratificada entre los agujeros agujero negro fusionándose.

El 23 de noviembre de 2023, los detectores de LIGO captaron algo extraño. La señal de ondas gravitacionales de la fusión de dos agujeros negros, denominada GW231123, apuntaba a masas récord — 137 y 101 masas solares — y una rotación anómalamente rápida. Sería la pareja más masiva y de rotación más rápida jamás registrada.

El cosmos se asemeja a una tela de seda con hilos de una red oscura que sobresalen. Las verdaderas telas las vemos solo como pequeños retazos — a través de telescopios, en catálogos reales de galaxias.

Una investigación cósmica de quince años ha dado con una pista inesperada. El telescopio Fermi, que escanea el cielo en rayos gamma, ha detectado un resplandor tenue y uniforme que envuelve toda la Vía Láctea. No se parece a la luz de las estrellas ni al gas caliente; más bien es como una neblina débil pero omnipresente.

Las galaxias enanas que orbitan la Vía Láctea parecen haber sobrevivido a una tormenta gravitacional. Sus cuerpos estelares están estirados, dispersos en colas de marea y calentados desde su interior.

En un campo de visión del tamaño de un grano de arena sostenido cerca del ojo, se esconden cientos de galaxias, difuminadas en arcos por la acción del cúmulo masivo Abell S1063.

En el centro de una galaxia diminuta hay un cúmulo denso de estrellas y materia oscura. Este cúmulo, llamado solitón, no está inmóvil: tiembla y oscila, como gelatina en un plato.

Las galaxias sin materia oscura son como cuentas a las que les arrancaron el hilo invisible. Alrededor de la elíptica NGC 1052 se extiende una cadena de ocho enanas espectralmente tenues: apenas contienen la masa misteriosa que hace girar los brazos espirales.

Si aprietas un puñado de arena, se vuelve más densa, pero en algún momento los granos chocan entre sí: no hay más espacio para comprimir. De manera similar, según algunos teóricos, el espacio se comporta a distancias ultracortas: tiene un límite de divisibilidad, una especie de «grano».

En el corazón de nuestra ciudad estelar — Галактики — se esconde un supermasivo чёрная дыра, Sagitario A*. A su alrededor, en una danza vertiginosa, gira la estrella S2. Pero sus movimientos no solo revelan la atracción del agujero: en la danza hay un compañero invisible: la тёмная материя.

La galaxia es una autopista cósmica donde las estrellas, como coches, corren en círculos. Su velocidad depende de una «carga» invisible dentro de la órbita: cuanta más masa, más rápido van los vehículos de fuera.

En el corazón mismo de la Vía Láctea algo brilla, pero no con luz estelar, sino con rayos gamma invisibles al ojo.

Una bombilla tenue de repente comienza a iluminar patrones invisibles en la pared. Así es como los astrónomos observan las lejanas galaxias enanas: diminutas islas estelares, pobres en elementos pesados. En algunas de ellas se ha detectado un débil resplandor violeta de helio ionizado (la línea espectral especial He II 4686 Å).

Alrededor de nuestra galaxia, como una corona invisible, se extiende una nube de gas tenue, calentada a millones de grados. Se llama halo galáctico. Ver este resplandor directamente es difícil: emite rayos X suaves que la atmósfera terrestre absorbe.

Una ciudad lejana vista a través de un cristal empañado: las luces brillantes se difuminan, los detalles se pierden. Así es como los astrónomos ven el gas con iones de magnesio (espectroscopía) en nuestra galaxia: las líneas espectrales más fuertes se saturan y no permiten saber cuánta materia hay realmente.

Estudiar el nacimiento de las galaxias requiere modelar miles de millones de años de crecimiento de materia oscura y formación estelar; incluso las supercomputadoras lo hacen lentamente.

Los detectores convencionales de materia oscura se parecen a un portero de fútbol que espera un disparo potente, pero el balón apenas rueda. Las partículas invisibles que llenan nuestra galaxia a menudo se mueven demasiado despacio para que los sensores sensibles las noten.

El radiotelescopio FAST, en China, es un plato gigante de medio kilómetro de diámetro, escondido en un embudo natural entre montañas.

En las afueras de la Vía Láctea hay estrellas que se mueven contra la corriente general, como coches circulando en sentido contrario. Antes se pensaba que todas eran restos de una única galaxia enana que nuestra galaxia desgarró y absorbió. Pero una nueva investigación muestra que hubo varias de estas galaxias 'en sentido contrario'.

En el telescopio se ve una galaxia que parece un gigantesco molinete luminoso. Su disco se extiende a lo largo de treinta mil años luz, un tercio del diámetro de nuestra Vía Láctea. Pero lo más sorprendente es que este molinete ya existía dos mil millones de años después del nacimiento del universo.

Las estrellas en las afueras de las galaxias giran inesperadamente rápido. Según Newton, cuanto más lejos del centro, más lento debería ser el movimiento, como en un baile circular donde los que están en el borde van más despacio.

A 65 millones de años luz de la Tierra, en la constelación de la Ballena, se refugian tres galaxias enanas galaxias: DF2, DF4 y DF9. Todas ellas han sido declaradas «galaxias sin materia oscura», una misteriosa sustancia invisible que normalmente mantiene unidas a las estrellas.

Dos reflectores colocados uno al lado del otro: desde lejos, su luz se funde en una sola mancha y parece que hay una única fuente. Así ocurre también en el espacio: alrededor del 10–20% de las estrellas tenues son en realidad pares cercanos de astros idénticos. Por separado no se pueden distinguir, pero juntos brillan notablemente más que una estrella individual con los mismos parámetros.

En las afueras de la Vía Láctea se esconden diminutos sistemas estelares, tan tenues que apenas se ven incluso con potentes telescopios. Hasta hace poco, los astrónomos casi no sabían nada de estos objetos, llamados satélites compactos ultra tenues.

La materia oscura es como un pegamento invisible que mantiene unidas a las galaxias. No emite luz, pero si sus partículas chocan, puede destellar radiación gamma.

En la cocina de la Galaxia existe una receta de estofado estelar. El ingrediente principal es el hidrógeno, pero el sabor del plato depende de una pizca de metales. Los astrónomos, por primera vez, han mirado dentro de las ollas donde esa pizca casi no existe y han visto que faltan las estrellas más pequeñas.

En la galaxia Gran Nube de Magallanes, que orbita nuestra Vía Láctea, los astrónomos han capturado cinco estrellas que parecen fósiles de un pasado muy remoto. Tienen casi nada de metales — apenas entre una centésima y una milésima de lo que hay en el Sol, pero con decenas de veces más carbono.

El cielo nocturno parece lleno de estrellas, pero entre ellas se esconden nubes de gas donde no ha brillado ni una sola estrella. Estos objetos se denominan galaxias oscuras: contienen suficiente gas, pero este está demasiado disperso y frío como para colapsar y formar astros.

En el centro de la Vía Láctea hierve un caldero estelar gigantesco. Allí nacen y mueren astros masivos: cada muerte es una explosión de supernova que lanza al espacio nubes de partículas cargadas. Estas partículas, aceleradas casi a la velocidad de la luz, chocan con gas y radiación y emiten luz gamma, la más energética de la naturaleza.

El disco estelar de la Vía Láctea es como una brillante veleta, y la materia oscura es la nube invisible a su alrededor. Por primera vez se ha medido su forma con precisión.

La galaxia NGC 3627, una belleza espiral en la constelación de Leo, guarda una estela que no encaja en ningún escenario estándar. Una estrecha banda de gas frío, una estela molecular, se extiende a lo largo de más de 8 kilopársecs (miles de pársecs, cada uno de unos 3260 años luz) con un ancho de unos 200 pársecs.

En el estanque estelar de la Vía Láctea, alguien ha lanzado una piedra invisible. Las ondas no se han propagado por el agua, sino por el movimiento de las estrellas: en una región de 200 por 50 pársecs, su velocidad vertical media resulta ser 7 km/s menor que la de sus vecinas. La desviación es estadísticamente significativa a nivel de 6σ, por lo que no puede explicarse por casualidad.

En 2017, los detectores LIGO y Virgo captaron ondas gravitacionales de la fusión de dos estrellas de neutrones. Estalló una kilonova: una brillante explosión cósmica en la que, según se creía, nacen los elementos más pesados de la tabla periódica.