Mira una galaxia, ¿qué ves? Probablemente muchas estrellas. Y enterrado entre esas estrellas, si miras con suficiente cuidado, puedes encontrar planetas, agujeros negros, enanas blancas, asteroides y todo tipo de probabilidades y extremos surtidos. El medio galáctico habitual.
Lo que no verías es qué es la mayor parte de esa galaxia De Verdad hecho de. No verías lo invisible, lo oculto. No verías la mayor parte de esa masa galáctica. No verías la materia oscura.
La oscuridad importa más
La materia oscura es una forma hipotética de materia, y en esa hipótesis estás nadando en ella en este momento. Hasta donde podemos ver, basado en décadas de observaciones cuidadosas y meticulosas de todo, desde el movimiento de las estrellas dentro de las galaxias hasta el movimiento de las galaxias dentro de los cúmulos, desde los primeros momentos del Big Bang hasta el crecimiento de la estructura en todo el universo (es decir, , hemos trabajado muy duro en esto), nuestro cosmos no es lo que parece en la superficie.
El resultado principal: la mayoría de las cosas en bruto en nuestro universo simplemente no interactúa con la luz. Su nombre habitual es "materia oscura", pero un mejor nombre podría ser invisible importar. No estamos exactamente seguros de lo que es (todavía estamos trabajando en ese bit), pero la materia oscura parece ser una especie de partícula microscópica que inunda cada galaxia, imbuyéndoles una masa extra. Debido a que esta materia oscura no interactúa con la luz, no siente nada que ver con la fuerza electromagnética, lo que significa que simplemente atraviesa la materia normal sin darse cuenta ni preocuparse por nada.
El peso de nada
Tan poderosa como es esta materia oscura en términos de explicar problemas profundos y desconcertantes del universo, tiene algunas debilidades. En particular, cuando los astrofísicos ejecutan simulaciones por computadora del crecimiento de galaxias, rastreando su formación y evolución a lo largo de miles de millones de años utilizando toda la física conocida que hace que una galaxia sea una galaxia, descubren que la materia oscura tiende a realmente, realmente se agrupan a densidades obscenamente altas en el centro de esas galaxias.
Esa es una predicción excelente y elegante por sí sola, pero no coincide con las observaciones. Si bien no podemos ver directamente la materia oscura (recuerde: invisible), podemos ver sus efectos en todo lo demás, incluida la materia normal. Es posible que la materia oscura no juegue el juego electromagnético, pero habla con la gravedad, porque la gravedad es súper amigable y puede hablar con cada fragmento de masa y energía en todo el universo.
Entonces, si llenas una galaxia con materia oscura, y la materia oscura tiende a agruparse mucho en el centro, entonces habrá una gran cantidad de peso en el centro de la galaxia, atrayendo el gas circundante. A medida que ese gas se comprime en el núcleo, se encogerá y colapsará, desencadenando eventos masivos de formación estelar, haciendo emerger camadas de nuevas estrellas.
En otras palabras, los núcleos de las galaxias deberían tener montones sobre montones moleculares de gas y estrellas. Y aunque los centros galácticos son lugares muy ricos, no lo son ese Rico.
La conclusión de que la predicción banal sobre el comportamiento de la materia oscura en los núcleos galácticos no es la historia completa. Como tenemos muchas otras buenas razones para creer que la materia oscura es una cosa, la pregunta es: ¿qué la saca del núcleo?
Sacudiendo las cosas
Dale un problema a diez físicas teóricas y encontrarán una docena de soluciones. Y en el caso de la "oscuridad" de los núcleos de materia oscura, se las han arreglado para sacar todo tipo de explicaciones divertidas. Quizás la materia oscura es más exótica de lo que pensábamos, capaz de interactuar ligeramente consigo misma a través de una nueva quinta fuerza de la naturaleza, suavizándose en el núcleo. Tal vez la materia oscura es solo un poco cálida y enérgica por naturaleza, y tiene dificultades para agruparse en el centro.
Por geniales que sean esas opciones, tal vez la explicación sea algo más mundano. La materia oscura puede influir en el comportamiento de la materia normal a través de la gravedad, y lo mismo ocurre a la inversa. Si bien es sustancialmente menos voluminoso que sus homólogos oscuros, la materia normal de nuestro universo puede tirar y tirar y extender todo lo demás, incluso si es solo un poquito.
Recientemente, un equipo de astrónomos estudió varias poblaciones de galaxias enanas, donde el vínculo entre la materia oscura y la normal podría examinarse más fácilmente. Utilizaron estas muestras para buscar cualquier relación entre la formación de estrellas y la densidad central. En este escenario, si una galaxia experimentó una gran cantidad de formación estelar reciente, desencadenando vientos explosivos de supernova y otros estallidos de temperamento, entonces eso expulsaría mucha materia normal del núcleo, y la gravedad haría lo suyo y extraería algo de la materia oscura junto con las cosas normales.
El estudio encontró un resultado intrigante: las galaxias enanas con una gran cantidad de formación estelar reciente ("reciente" en los últimos seis mil millones de años) tenían densidades centrales más suaves, mientras que sus hermanos menos activos eran mucho más oscuros en sus centros, favoreciendo esta hipótesis de que La materia normal puede influir en la oscuridad. Si bien esto no resuelve completamente el enigma de la naturaleza de la materia oscura, es un paso sustancial hacia adelante.
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