La correlación entre materia bariónica y las curvas de rotación galáctica

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La materia (bariónica) se concentra en el centro de los halos de materia oscura de las galaxias espirales. Por tanto, la velocidad radial de estas galaxias debe estar correlacionada con la presencia de dicha materia bariónica. Un nuevo artículo ha determinado dicha correlación con precisión, obteniendo el resultado esperado debido a la presencia de la materia oscura. Sin embargo, el autor principal de dicho artículo, Stacy S. McGaugh, defensor de las ideas MOND, interpreta su resultado en otro sentido. En su opinión, su resultado apoya a las ideas MOND y está en contra de la presencia de materia oscura en dichas galaxias. Como no podía ser otra forma el propio Mordehai Milgrom reafirma dicha opinión.

Algunos medios se han hecho eco de la opinión de McGaugh y Milgrom, afirmando sin pudor que su interpretación a favor de MOND es la única posible. Pero no nos dejemos engañar por el sesgo de confirmación. En rigor el resultado es una correlación que se deduce de la forma estándar de las curvas de rotación galáctica y no apoya ninguna teoría concreta que las explique. Si opinas que éstas son resultado de la materia oscura, o si opinas que éstas son resultado de MOND, no hay nada en el resultado observacional que pueda discernir entre ambas opiniones. Hay que tener mucho cuidado con la interpretación de estos resultados y siempre hay que ponerlos en contexto.

El nuevo artículo es Stacy S. McGaugh, Federico Lelli, Jim Schombert, “The Radial Acceleration Relation in Rotationally Supported Galaxies,” arXiv:1609.05917 [astro-ph.GA]; el artículo ha sido aceptado en Physical Review Letters porque no interpreta la correlación observada (si los autores hubieran afirmado que apoya a MOND habría sido rechazado). Sin embargo, Mordehai Milgrom, “MOND impact of the recently updated mass-discrepancy-acceleration relation,” arXiv:1609.06642 [astro-ph.GA], y el propio Stacy S. McGaugh en los medios, cuando les han preguntado, afirman sin pudor que su resultado descarta la presencia de materia oscura en el halo galáctico y que Vera Rubin no merece un premio Nobel de Física.

A los medios, y al público en general, les encantan los artículos en contra de la materia oscura. Buena prueba es “Acceleration relation found among spiral and irregular galaxies challenges current understanding of dark matter,” Phys.Org, 21 Sep 2016, noticia basada en la nota de prensa de la Universidad donde trabaja McGaugh, “In rotating galaxies, distribution of normal matter precisely determines gravitational acceleration,” The Daily, Case Western Reserve University, 21 Sep 2016.

[PS] O también Brian Koberlein, “Galactic Motion Challenges Dark Matter,” One Universe at a Time, 29 Sep 2016.

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Francis, eres un aguafiestas. Seguro que alguno de vosotros lo habrá pensado. Con lo maravilloso que sería que la idea MOND, porque la teoría se llama TeVeS, desbancara a la materia oscura galáctica y Milgrom obtuviera el premio Nobel de Física que le corresponde a Rubin. Pero, lo siento, creo que no debo engañaros (aunque el que se quiera engañar, que se engañe). McGaugh lleva años olvidando que MOND no funciona y afirmando a los cuatro vientos que la materia oscura galáctica no existe. Te recomiendo leer, por ejemplo, a Sean Carroll, “Dark Matter: Just Fine, Thanks,” Preposterous Universe, 26 Feb 2011, quien ha discutido largo y tendido con McGaugh, por ejemplo, Sean Carroll, “Dark Matter vs. Modified Gravity: A Trialogue,” Preposterous Universe, 09 May 2012. Pero no hay manera, McGaugh está cegado. Debe acompañar a Milgrom cuando reciba el premio Nobel y todo el que no lo sepa es su enemigo. Su sesgo de confirmación le lleva cegando desde hace años.

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Dejemos a un lado la prensa rosa y vayamos al grano. Una manera de estimar la materia bariónica que contiene una galaxia es usar fotometría en el infrarrojo cercano para observar el gas interstelar ionizado en lugar de las estrellas. McGaugh y sus colegas han usado la base de datos del Telescopio Espacial Spitzer de la NASA, llamada SPARC (Spitzer Photometry and Accurate Rotation Curves). Contiene 175 galaxias de todos los tipos y morfologías posibles. McGaugh et al. han seleccionado 153 de estas galaxias con datos claros para la línea de 21 cm y han estudiado 2693 datos relativos a sus curvas de rotación galáctica.

Su resultado es una correlación entre dos magnitudes. En el eje de absicas, log(gbar), es la derivada del potencial gravitacional asociado al gas galáctico respecto a la distancia radial. En el eje de ordenadas, log(gobs), como es usual, aplican el teorema del virial y estiman la derivada del potencial gravitacional total usando el cociente de la velocidad al cuadrado entre la distancia, es decir, una medida de la forma de la curva de rotación galáctica. El resultado, como es de esperar, muestra una clara correlación. Si no se observara sería un descubrimiento mayúsculo, pues invalidaría nuestro conocimiento sobre la gravitación.

¿Por qué McGaugh interpreta este resultado en contra de la materia oscura? Por su sesgo de confirmación. ¿Cómo es posible que la materia oscura no aparezca de forma explícita en la curva de McGaugh? Porque la materia bariónica se concentra en el centro del halo galáctico de materia oscura, luego la curva de rotación asociada a la materia (visible) de la galaxia está correlacionada con la materia bariónica (y con la materia total). Hay que recordar que las galaxias son muy pequeñas comparadas con el tamaño de su halo galáctico y que las curvas de rotación galáctica sólo exploran la región de materia bariónica de las galaxias. ¿De verdad de verdad que McGaugh está cegado? Qué quieres que te diga, cómo quieres que te lo diga. En rigor el resultado depende sólo de la curva de rotación galáctica. Simplemente.

En resumen, los amantes de MOND y admiradores de Milgrom que lean esto dirán que la mula Francis vuelve a meter la pata hasta el fondo como la ciencia demostrará dentro de poco. Al final tendré que tragarme mis palabras. Los aficionados a la ciencia que admiran la diferencia entre correlacionar datos e interpretar dichas correlaciones entenderán mis argumentos. A buen entendedor pocas palabras. No tengo nada más que decir sobre este tema.

10 Comentarios

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JoãoJoão

Recuedo que en mi tésis coloqué dimensiones a una escala logarítmica, el jurado, me dio con palo. Un poco más y repruebo. Ahora, te pregunto. Que sentido tiene ponerle dimensiones una escala logarítica. Como se muestra en la figura de entrada

angelrls, El Lobo Rayado

Las unidades que ves entre corchetes en la primera figura no son las unidades en log sino las unidades de los valores que se representan en logaritmo . Es similar a la última figura, donde implícitamente no se escriben logaritmos pero sí están al mostrarse los ejes en potencias de 10. Esto se hace muchísimo en Astrofisica al tener a veces 4-6 órdenes de magnitud que mostrar.

Felicidades por la entrada, Francis, genial como siempre. Y con mi “penita” de no ser capaz de comentar/sacar un post de muchos de estos artículos que van saliendo en Astrofisica (sobre todo estas semanas completamente fuera de mi rutina y de aquí para allá por España), de ahí mi admiración mayor a que nos cuentes una o dos cosas nuevas al día. Tu Premio Testla es más que merecido, pero no me equivoco al decir eso lo sabemos todos los “naukers”. ¡Enhorabuena por aquí también!

MiguelcmMiguelcm

Estoy algo decepcionado con el articulo, solo hacia falta decir que en principio los resultados del estudio no estaban en contra de los modelos de materia oscura y por lo tanto no refuerzan la teoría MOND. Y luego, en vez de atacar la teoría MOND, podrías haber entrado en detalle de el por qué la materia oscura explicaba el resultado, y explicar si existen o no modelos que si pueden tener problemas con el resultado.

Aprovechar la ocasión para describir como en los modelos favoritos se formaría la acumulación de materia al rededor de la materia oscura y porque no se detecta si están juntas. Y así aprendemos detalles que no se suelen divulgar en vez de crear una posición agresiva hacia modelos alternativos.

Una última cosa, los modelos más aceptados o acordados científicamente ¿no crean ningún tipo de sesgo sobre ellos mismos? ( cuestiones económicas a parte)

Francisco R. Villatoro

Miguel dice “podrías haber entrado en detalle de el por qué la materia oscura explicaba el resultado”. Quizás no me he explicado bien. Mira la segunda figura, se ha observado una correlación entre la curva de rotación galáctica (datos en negro) y la curva azul asociada a la materia bariónica, nada más y nada menos. ¿Qué más detalles quieres? El artículo no presenta ningún modelo (si lo hiciera no hubiera sido aceptado en PRL). Busca en la wikipedia si quieres una explicación de la curva de rotación galáctica usando materia oscura o usando MOND. Este blog no es la wikipedia, lo siento.

Saludos
Francis

MiguelCMMiguelCM

Conozco la discrepancia entre la velocidad observada y la teórica ( y por ello la necesidad de materia oscura), lo que desconozco es la situación espacial respecto a la galaxia de los halos de materia oscura o de si estos son distintos según el modelo de materia oscura, ninguno de estos temas se suele tratar en divulgación que es la mayor parte de mi conocimiento en este tema.

He mirado el articulo y lo que yo entiendo de el es que encuentran una ecuación ( la [4[) donde hallan la aceleración observada a partir de la masa barionica. Y la hallan utilizando las observaciones directas de masa y de velocidades. No parece que hagan muchos ajustes a los datos, no se si la hipótesis de masa/luminosidad es correcta, pero a parte de eso solo introducen una constante en la ecuación.

La cuestión es que obtienen una formula sencilla donde las masas barionicas son las fuentes de las aceleraciones.

Esos resultados deberían ser independientes del modelo, y supongo que lo son ya que ese articulo lo van a publicar en una revista.

Ahora bien, si lo que plantea MOND es que no hay materia oscura y lo que pasa es que la ley de gravedad no se cumple hasta el infinito y además se ajusta a la ecuación anterior, es al menos una explicación sencilla ( la fuente es solo la masa barionica, se ve y está donde tiene que estar).

La alternativa es que haya materia oscura, que desde la formación del universo hasta ahora y que por interacción gravitatoria ha ido evolucionando junto a la materia visible para finalmente terminar con unas distribuciones especiales especiales, que consiguen el mismo resultado.

Soy un ignorante respecto a materia oscura, pero en este caso concreto, me surgen muchas más incógnitas al intentar entender el modelo de materia oscura que el otro. Dudas como porque la materia oscura no forma estructuras como planetas, o se acumula en las estrellas, etc..

No defiendo la teoría MOND, pero en este caso concreto es un modelo más simple. Por eso decía que podía ser un buen momento para divulgar aspectos sobre la materia oscura como: forma y formación de halos, dependiendo del tipo de ésta.

U-95U-95

A ver si se encuentra de una vez materia oscura, sea en aceleradores de partículas, en el espacio, en el refresco de cola del Mercadona, o donde sea.

Lo que me extraña de las MOND, más en serio, es si no producirían otros efectos fuera de en curvas de rotación galácticas (estructura a gran escala del Universo, cambios a muy pequeña escala de como funciona la gravedad, etc.), que pudieran detectarse.

Felicidades por ese premio.

AlbertoAlberto

Pues a mí me ha parecido un artículo interesante. En la sección de conclusiones se menciona al MOND como una posibilidad, quizá la preferida por el autor, pero nada más.

Me parece interesante la ecuación 5, también en la sección de conclusiones, que relaciona la distribución de la materia oscura en función de la bariónica. Cualquier teoría deberá satisfacer esta ecuación, y creo que esto es lo realmente importante del artículo. Como dice el autor:

Regardless of its theoretical basis, the radial acceleration relation exists as an empirical relation. […] The radial acceleration relation appears to be a law of nature, a sort of Kepler’s law for rotating galaxies.

JoseJose

Hay una variante de MOND sí que plantea una ecuación que se ajusta bastante bien a los datos. Se trata de la variante denominada MiHsC del infausto Dr. McCulloch, otro que podemos encuadrar dentro del grupo de los activistas anti materia oscura. Su teoría es muy criticada por falta de fundamentos matemáticos sólidos. No obstante en la Universidad de Plymouth recibe algunos apoyos, pero todavía no tiene digamos aceptación peer review.

Es una teoría que realmente lo único que dice es que hay una aceleración mínima en la naturaleza, y por numerología, presupone que es precisamente la aceleración cosmológica = 2c/H. Por ello es sencilla de entender, pero a mi juicio no predice nada, solo retrodice.

Podéis verla en:

http://physicsfromtheedge.blogspot.c...i-data.html

Lo que sí es cierto que el ajuste con la correlación que descubren los autores de este artículo es sorprendente, y la fórmula es aún más sencilla.

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