Descubriendo los secretos de la Materia Oscura a través de Galaxias Desproporcionadas

Los científicos determinan la velocidad de la materia oscura examinando galaxias de forma irregular debido a la fricción dinámica provocada por la presencia de materia oscura. Identificar las interacciones entre la materia oscura y las galaxias facilita los avances en la física teórica y la cosmología. Crédito: SciTechDaily.com

El examen de galaxias de forma irregular, fundamental para revelar los enigmas de la materia oscura, revela cómo las fuerzas gravitacionales y la fricción dinámica contribuyen a nuestra comprensión del cosmos.

Entonces, ¿cómo se puede medir la velocidad de la materia oscura? El primer paso implica identificar una galaxia que se mueve en relación con la materia oscura dentro del universo, lo que no suele ser una tarea ardua dado el movimiento inherente al universo y la importante abundancia de materia oscura.

Los grandes cuerpos celestes, como las galaxias, exhiben una atracción gravitacional que impacta toda la materia, visible o no. Cuando la materia oscura pasa por una galaxia, es atraída hacia ella, un proceso que requiere tiempo para afectar la velocidad y dirección de las partículas. En particular, antes de ajustar su trayectoria de vuelo hacia la galaxia, estas partículas ya pasan por alto la galaxia.

Como resultado, las partículas de materia oscura no se integran en la galaxia, sino que siguen una ruta detrás de ella. En consecuencia, la densidad de la materia aumenta detrás de la galaxia, lo que contribuye a una desaceleración denominada fricción dinámica. El nivel de fricción dinámica depende de la velocidad a la que las partículas de materia oscura atraviesan la galaxia, lo que indica cuánto tiempo se necesita para que la galaxia influya en la trayectoria de las partículas de materia oscura. Si las partículas se mueven lentamente, se acumula materia de alta densidad más cerca de la galaxia, lo que provoca una mayor desaceleración.

Imagine una galaxia representada por un punto verde, representado en los paneles superiores, que demuestra el movimiento de las partículas de materia oscura en relación con la galaxia. Los paneles inferiores exponen las diversas trayectorias influenciadas por el campo gravitatorio de la galaxia, lo que lleva a una sobredensidad de materia detrás de la galaxia. Esta sobredensidad obliga a la galaxia a disminuir su velocidad y alterar su forma. Crédito: Lluvia Kipper

Supongamos que la galaxia que ejerce fricción dinámica tiene un tamaño considerable. En este escenario, existen variaciones en la intensidad de la fricción en toda la galaxia debido a la elevada densidad detrás de ella, y estas disparidades contribuyen a la forma inusual de la galaxia. En la Tierra, encontramos una transformación paralela en la forma causada por la gravedad de la Luna, lo que resulta en niveles fluctuantes de marea.

El tamaño de las partículas de materia oscura importa poco; constantemente se curvarán detrás de una galaxia. Sin embargo, si las partículas tienen un tamaño aproximadamente equivalente al de las galaxias, la precisión de los resultados puede verse comprometida. Sin embargo, estos modelos de materia oscura han sido descartados en gran medida.

Descubrir galaxias de forma irregular no suele ser difícil, ya que constituyen aproximadamente el 30 por ciento de todas las formaciones de galaxias. Naturalmente, los parámetros difieren dependiendo de hasta qué punto podemos observar las partes exteriores de una galaxia y qué grado de irregularidad clasifica a una galaxia como desequilibrada.

La fricción dinámica no es la única causa de las galaxias de forma irregular. Otros factores, como la fusión de múltiples galaxias, también pueden inducir asimetría. En tales casos, es posible identificar dentro de la galaxia recién formada el núcleo de otra galaxia o un halo estelar agrandado. Además, la entrada constante de gas puede influir en la forma de una galaxia, aunque la restauración a su forma original requiere miles de millones de años.

Por lo tanto, para determinar medidas precisas de la velocidad de la materia oscura, es necesaria una galaxia desequilibrada y relativamente aislada. Con interacciones mínimas con otras galaxias, hay más seguridad de que la forma desequilibrada resultó únicamente del paso de materia oscura.

Recientemente hemos descubierto cómo calcular con precisión las fuerzas que actúan durante los ciclos de marea en las galaxias. El siguiente desafío implica localizar galaxias que estén lo suficientemente desequilibradas como para facilitar la investigación de la velocidad de la materia oscura en relación con las galaxias.+

La cosmología es un importante polígono de prueba de la física teórica. Calcular la velocidad de la materia oscura puede ser importante para probar nuevos modelos de materia oscura y levantar el velo del secreto sobre la naturaleza de la materia oscura.