La materia oscura auto-interactuante y las curvas de rotación de las galaxias

La galaxia NGC 7479. Foto: Daniel López/IAC

La naturaleza de la materia oscura sigue siendo uno de los grandes misterios de la ciencia. Tanto es así que hay científicos que consiguen gran eco mediático simplemente proponiendo teorías en las que la materia oscura no aparece. Pero ninguna de estas teorías termina de explicar las cosas tan bien como lo hace la materia oscura. O las materias oscuras, porque sabemos tan poco de ella que no sabemos con seguridad si es caliente, fría, tibia o si interactúa consigo misma.

La materia oscura auto-interactuante -una forma hipotética de materia oscura hecha de partículas que interactúan entre sí- es un recurso que soluciona problemas en cosmología. A escalas galácticas o menores, puede corregir discrepancias entre las observaciones y las predicciones del modelo cosmológico estándar, que en su lugar considera una materia oscura “fría” que no interactúa consigo misma. Y esto lo hace dejando intacto el éxito del modelo estándar a escalas más grandes.

Ahora, Ayuki Kamada, de la Universidad de California en Irvine, y sus colegas demuestran que la materia oscura auto-interactuante también puede explicar la diversidad de curvas de rotación de las galaxias, para entendernos, las gráficas que resultan de representar las velocidades de las estrellas en una galaxia frente a su distancia al centro de la misma.

Las estrellas y el gas en las galaxias suelen girar a una velocidad constante más allá de una cierta distancia del centro de la galaxia: las curvas de rotación son esencialmente planas, sin importar lo masivos que sean los “halos” de materia oscura en los que están sumergidos. Pero las galaxias con halos de materia oscura de masa similar pueden tener curvas muy diferentes por debajo de esa distancia: algunas curvas suben abruptamente hacia la meseta y otras gradualmente. Esta diversidad es difícil de explicar en el marco del modelo de materia oscura fría estándar.

Los investigadores analizaron las curvas de rotación de 30 galaxias que representan esta diversidad y compararon las curvas con las que se derivan de un modelo galáctico que habían desarrollado. Este modelo incluye un halo de materia oscura que interactúa consigo mismo en la región interior, y tiene en cuenta la distribución de la materia visible en el halo, así como la historia de la formación del halo. Los investigadores encontraron que el modelo proporciona un ajuste excelente a los datos, dando apoyo a la hipótesis de que la materia oscura es auto-interactuante.

Con todo, este es solo un dato más entre los muchos que habrá que generar para algún día poder resolver uno de los grandes misterios de la ciencia de hoy, a saber, qué es la materia oscura.

Referencia:

Ayuki Kamada, Manoj Kaplinghat, Andrew B. Pace, and Hai-Bo Yu (2017) Self-Interacting Dark Matter Can Explain Diverse Galactic Rotation Curves Phys Rev. Lett. doi: 10.1103/PhysRevLett.119.111102

Sobre el autor: César Tomé López es divulgador científico y editor de Mapping Ignorance

Este texto es una colaboración del Cuaderno de Cultura Científica con Next

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