Nada de Materia Oscura

“Tampoco se ha hallado materia oscura en la Galaxia”

Compilado por Manlio E. Wydler (°)

Por qué emite la región central de nuestra galaxia radiación electromagnética de gran energía en mayores cantidades de lo esperado? Los instrumentos instalados en órbita a bordo del satélite Fermi de la NASA registran ese exceso y suscitan así un vivo debate entre los astrofísicos. ¿Vuelan a través del espacio del centro de la galaxia más estrellas de lo que se piensa, simplemente? ¿O no será la señal el indicio tan buscado de la existencia de la materia oscura?

La materia oscura es una desconcertante forma de materia que desempeña un papel esencial en cosmología: sin la atracción gravitatoria adicional de esa materia invisible el universo se habría desarrollado después del Big Bang de una manera completamente distinta y los brazos de las galaxias espirales girarían mucho más despacio. Pero hasta ahora nadie ha podido saber si esa forma de materia, que no desprende, emitida o reflejada, luz de ningún tipo, existe de verdad o si no se habrá cometido algún error de concepto.

Si hubiese materia oscura, habría que imaginársela como una rala, invisible niebla en el espacio interestelar. Sus partículas deberían atravesar también la Tierra. Desde hace decenios se intenta dar con ellas en laboratorios subterráneos, sin éxito hasta el día de hoy. Se prosigue con el intento y hasta ha entrado en una nueva fase, pero muchos investigadores han perdido el optimismo.

Observar el cielo es un segundo camino. Se tiene por posible que dos partículas oscuras se aniquilen mutuamente si se encuentran en el espacio. O esa es al menos la predicción de muchas extensiones supersimétricas del modelo estándar de las partículas elementales. Predicen muchas nuevas partículas elementales, entre ellas el llamado neutralino, un apropiado candidato a ser la partícula constituyente de la materia oscura y que, al contrario que otras partículas, se aniquila al chocar con sus iguales.

Y con ello se generarían rayos gamma, que, procedentes del centro de la galaxia, donde se acumula mucha materia oscura, llegarían hasta la Tierra. ¿Esperaría en el centro galáctico, pues, la solución de uno de los mayores enigmas científicos?

Para desencanto de muchos, los escépticos parecen llevar las de ganar en este debate: diversos artículos científicos hacen que sea muy dudoso que el exceso de rayos gamma de la parte central de la galaxia se deba a la materia oscura. Su origen sería menos espectacular, el mismo que la emisión gamma «no excesiva»: púlsares, restos de supernovas o colisiones entre los rayos cósmicos y las nubes de gas.

Hasta ahora se habría estado subestimando el número de púlsares de los llamados de milisegundos. Habría más de los pensados en los 20.000 años de diámetro del bulbo galáctico. Era la conclusión de un estudio de 2015, de Richard Bartels, Suraj Krishnamurthy y Christoph Weniger, de la Universidad de Amsterdam

Los cuatrocientos miembros del grupo de investigadores del instrumento de rayos gamma Telescopio de Gran Área, a bordo del satélite Fermi, también han socavado la explicación mediante la materia oscura: seis años y medio de datos se podían interpretar sin necesidad de recurrir a la materia oscura, como publicaban en 2017.

Y ahora le ha tocado el turno a una simulación por ordenador, de Oscar Macías, del Instituto Politécnico de Virginia, y sus colaboradores de distintas instituciones neozelandesas, australianas y alemanas. Escriben en Nature Astronomy que cuando la simulación concordaba mejor con los datos sobre el exceso de emisión gamma en la región central de la galaxia no era cuando se tomaba como plantilla de esas emisiones una esfera (de materia oscura). El encaje mejor se lograba cuando, primero, se adoptaban como plantilla del gas de las partes más internas de la galaxia, para simular su emisión gamma difusa, unas corrientes de gas sin órbitas circulares, que no son naturales habida cuenta de que la Vía Láctea es una espiral barrada (un bulbo central más como una caja que como una bola, o en algunas galaxias como un cacahuete o una X), lo que además hacía que se descubriesen 64 púlsares ocultos en los datos del Fermi. Y, en segundo lugar, el exceso de radiación se simulaba tomando como plantilla una población central de estrellas con una estructura en X, como descubría en 2016 en la Vía Láctea el observatorio espacial de infrarrojos WISE (es un hallazgo controvertido, pero con una estructura en forma de caja el acuerdo era también mejor que con la esfera de materia oscura).

A un resultado parecido llegaron hace unos meses Bartels y Weniger, con Emma Storm, de la Universidad de Amsterdam, y Francesca Calore, del CNRS francés. En los próximos años, el radiotelescopio MeerKAT y la red de radiotelescopios SKA podrían descubrir púlsares de milisegundos ocultos. Sería el fin del sueño de haber dado con una huella de la materia oscura en el centro de la galaxia.

La expansión del Universo, se explica bien en mi Teoría Cosmológica, que describe lo que existe dentro de un Multiverso, integrado por infinitos universo, encadenados.

(°) Ingeniero, Presidente Honorario de FAPLEV. Vecino Solidario 2001.

Otra prueba en contra de la hipotética materia oscura.

“Otra prueba que muestra que la materia oscura no existe”

Compilado por Manlio E. Wydler (°)

Las galaxias de gran tamaño, como la Vía Láctea, suelen estar rodeadas por un enjambre de galaxias menores. El modelo cosmológico estándar con materia oscura fría —la teoría ampliamente usada por los cosmólogos para describir la evolución y la estructura del universo a gran escala— predice que tales galaxias satélite deberían distribuirse de manera aleatoria en torno a la galaxia central. Sin embargo, hace tiempo que se sabe que eso no es lo que ocurre en la Vía Láctea ni en su vecina más cercana, Andrómeda, situada a unos 2,5 millones de años luz de nosotros. En ambos casos, varias de las pequeñas galaxias que las rodean parecen orbitar en un mismo plano delgado. ¿Se trata de una excepción, o es más bien un síntoma de que algo falla en el modelo cosmológico de consenso?

Un estudio reciente firmado por Oliver Müller, de la Universidad de Basilea, y otros investigadores ha aportado pruebas de que tal vez la Vía Láctea y Andrómeda no sean casos aislados. El análisis de 16 galaxias enanas de Centauro A, una galaxia situada a unos 12 millones de años luz de la Vía Láctea, ha encontrado que, también en este caso, las galaxias satélite parecen disponerse en un plano, lo que plantea varias preguntas sobre los modelos canónicos de formación de galaxias. Los resultados se publican en Science.

Según la teoría cosmológica dominante, en torno al 90 por ciento de la materia existente en el universo es materia oscura: una sustancia invisible y de naturaleza desconocida pero cuya existencia puede inferirse con claridad a partir de la potente atracción gravitatoria que ejerce sobre las estrellas y las galaxias. Hasta ahora nadie ha sido capaz de detectar por medios directos las supuestas partículas que la componen. Sin embargo, son muy pocos quienes ponen en duda su existencia, ya que la materia oscura permite explicar con gran éxito todo tipo de observaciones, desde la velocidad a la que rotan las galaxias individuales sobre sí mismas hasta el origen, la evolución y la estructura del universo como un todo.

No obstante, algo que nunca ha acabado de cuadrar con las predicciones del modelo cosmológico estándar es la peculiar distribución de galaxias enanas que exhiben la Vía Láctea y Andrómeda. En principio, los gigantescos halos de materia oscura que rodean a las grandes galaxias deberían adoptar una forma aproximadamente esférica, por lo que esa tendría que ser también la disposición de galaxias enanas en torno a una galaxia central. Sin embargo, en la Vía Láctea y Andrómeda no ocurre así. ¿A qué se debe?

Para explicar esta discrepancia se han propuesto varias hipótesis. En el caso de la Vía Láctea, algunos expertos han argumentado que el propio disco de la galaxia impediría ver la distribución completa de galaxias enanas, por lo que las relativamente pocas que se conocen no constituirían una muestra fiel del conjunto. Otros investigadores han defendido que esa distribución asimétrica de satélites obedecería al flujo de material a lo largo de la red cósmica, la gran «telaraña» de materia oscura que, según los modelos, describe la estructura a gran escala del universo. Y, por supuesto, tampoco han faltado quienes se han apoyado en estas anomalías para cuestionar las teorías dominantes sobre la materia oscura.

En el nuevo trabajo, Müller y sus colaboradores han analizado los datos correspondientes a 16 galaxias enanas en torno Centauro A, un sistema cercano a la Vía Láctea pero libre de su influencia gravitatoria y de la de Andrómeda, por lo que su estudio permite analizar el fenómeno de manera independiente. Se da la circunstancia de que, vistas desde la Tierra, las galaxias satélite de Centauro A se reparten aproximadamente a lo largo de un eje: la mitad de ellas se ven «por encima» de la galaxia central, y la otra mitad, «por debajo». Al medir la velocidad de todas ellas con respecto a la Tierra (y sustraer la velocidad de Centauro A), los investigadores han hallado que, salvo dos excepciones, las galaxias enanas situadas por encima de su anfitriona se estarían acercando a nosotros, mientras que aquellas ubicadas por debajo se alejarían. Es decir, todo parece indicar que las galaxias satélite de Centauro A se encuentran orbitando en un mismo plano, el cual se hallaría de canto según se ve desde la Tierra.

Para comprobar hasta qué punto tales resultados serían compatibles con las predicciones del modelo cosmológico estándar, los autores llevaron a cabo varias simulaciones cosmológicas del proceso de formación de un sistema galáctico similar a Centaurus A. Al hacerlo, encontraron que la probabilidad de obtener una configuración como la observada era inferior al 0,5 por ciento.

A la vista de los datos, el nuevo estudio señala que la curiosa distribución de galaxias satélite ya observada en la Vía Láctea y Andrómeda podría ser mucho más común en el universo de lo que se pensaba. De ocurrir así, ello pondría en duda la validez de las simulaciones del proceso de formación de galaxias basadas en materia oscura fría. Dada la baja probabilidad que dichas simulaciones asignan a estas configuraciones galácticas, «encontrar tres sistemas con tales características en el universo cercano se antoja extremadamente improbable», concluyen los autores en su artículo.

(°) Ingeniero, Presidente Honorario de FAPLEV. Vecino Solidario 2001.