Un enorme halo de materia oscura en una colisión galáctica a z = 6,9

Dibujo20171206 Optical infrared and millimetre-wavelength image of SPT0311−58 nature24629

Según los modelos por ordenador, las primeras galaxias se formaron en enormes regiones de materia oscura, pero sus tempranos halos de materia oscura eran pequeños. El estudio mediante el efecto de lente gravitacional del objeto SPT0311−58, con z = 6,900, fechado en 780 millones de años tras el big bang, muestra un halo de materia oscura de más de 100 millardos de masas solares. Este objeto muestra la colisión entre dos galaxias con una extrema tasa de formación estelar: 2900 ± 1800 y 540 ± 175 masas solares por año. El enorme halo de materia oscura observado se considera excepcional para galaxias tan tempranas.

La galaxia más grande (SPT0311−58 W) tiene 270 ± 170 millardos de masas solares de gas y 2,5 ± 1,6 millardos de masas solares de polvo. La otra galaxia (SPT0311−58 E) tiene 35 ± 20 millardos de masas solares de gas y 0,4 ± 0,2 millardos de masas solares de polvo. Las galaxias tempranas nacen en el centro de grandes regiones de materia oscura, pero la materia oscura no se acumula a su alrededor formando los halos hasta mucho más tarde; primero, se concentra la materia bariónica y luego se concentra la materia oscura. Por ello encontrar un halo de materia oscura con una masa similar a la materia bariónica en galaxias tan tempranas es toda una sorpresa.

El artículo es D. P. Marrone, J. S. Spilker, …, A. Weiß, “Galaxy growth in a massive halo in the first billion years of cosmic history,” Nature (06 Dec 2017), doi: 10.1038/nature24629. Más información divulgativa en “ALMA finds massive primordial galaxies swimming in vast ocean of dark matter,” Phys.Org, 06 Dec 2017 (ALMA Press).

Dibujo20171206 Continuum C II and O III emission from SPT0311−58 and interpretation nature24629

Estimar la masa del halo de materia oscura de objetos tan tempranos como SPT0311−58 es muy difícil y su incertidumbre es grande. En el nuevo artículo se han usado varios métodos para estimarlo que ofrecen un valor compatible entre sí. Por supuesto, en estas estimaciones se asume el modelo cosmológico de consenso ΛCDM. Aún así, la masa estimada, unos 100 mil millones de masas solares, se considera una cota mínima conservativa a la masa de dicho halo. Futuros estimaciones casi seguro que ofrecerán un valor aún más grande.

Dibujo20171206 Halo masses for rare high-redshift massive galaxies nature24629-f3

Esta figura compara la nueva estimación para la masa del halo de materia oscura (en amarillo) con una muestra de las galaxias lejanas cuyos halos tienen mayor masa (según las estimaciones hasta ahora). Como se observa la cota superior (10 billones de masas solares) es muy optimista y se basa en la estimación del cociente entre la masa bariónica y la masa oscura de 0,05 (repito, con seguridad la masa del halo será inferior a este cociente). Por contra, la cota inferior (0,1 billones de masas solares) me parece pesimista. Aún así, los autores del estudio ofrecen códigos por ordenador para repetir sus estimaciones que seguramente darán lugar a varios artículos con estimaciones más realistas.

En resumen, un nuevo trabajo que apoya los resultados de los modelos de formación galáctica en el marco del modelo cosmológico de consenso. Quienes traten de explicar este tipo de halos usando modificaciones de la gravedad deberán introducir leyes físicas que cambien con el tiempo, de tal forma que la materia oscura aparente generada por la materia bariónica en el pasado sea mucho menor que la generada en la actualidad. Seguro que pronto disfrutaremos de sus modelos.


4 Comentarios

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PelauPelau

Bueno, supongo que esta vez nadie podrá quejarse. Más frío que un témpano. Sólo los fríos resultados. Y una frase final absolutamente profética 🙂

Esta noche seguro que voy a soñar con sacapuntas afilando MONDadientes, algunos quizás de madera tomada prestada de ciertas ramas de árboles que crecen en el mar…
😉

U-95U-95

Mucho que se encuentra materia oscura pero salvo lo que se ha descartado no puede ser componente mayoritario de esta seguimos sin saber que es exactamente. A ver si cambia pronto.

Juan Ballart CarrerasJuan Ballart Carreras

En los libros de texto a nivel de bachillerato sigue estudiándose la gravitación newtoniana, nada de la curvatura espacio-temporal por efecto de las masas. El 95% del universo sigue siendo desconocido, materia y energía oscura, y seguimos tan ufanos de nuestros conocimientos…..

Francisco R. Villatoro

Juan, la gravitación newtoniana debe seguir siendo estudiada en bachillerato y en la universidad porque explica de forma excelente la gravitación para velocidades pequeñas (comparadas con la velocidad de la luz en el vacío) y para cuerpos grandes (comparadas con el tamaño de un agujero negro).

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