Los científicos descubrieron que una pequeña galaxia llamada Tucana II tiene una atracción gravitatoria mucho más fuerte de lo esperado, lo que significa que probablemente alberga una gran cantidad de materia oscura.
Al igual que la Luna orbita alrededor de la Tierra, muchas galaxias satélite orbitan alrededor de nuestra Vía Láctea. Tucana II es una de ellas.
Se cree que estas pequeñas galaxias, llamadas galaxias enanas, son antiguas galaxias formadas en el principio del universo.
Tucana II es una galaxia enana ultra tenue situada a unos 163,000 años luz de la Tierra. Para sorpresa de los astrónomos, aunque Tucana II es pequeña, su atracción gravitatoria se puede ver muy lejos de su centro, lo que indica que la galaxia enana tiene una enorme cantidad de materia oscura en su interior.
Con base en los análisis, los astrónomos descubrieron que la masa estelar visible de Tucana II es de apenas 3000 veces la masa del sol, pero su halo de materia oscura es de casi 10 millones de veces la masa del sol. Esto es entre tres y cinco veces más masivo de lo que se estimaba anteriormente.
«Tucana II tiene mucha más masa de la que pensábamos, para poder ligar estas estrellas que están tan lejos», dijo en un comunicado el astrofísico Anirudh Chiti, del MIT. «Esto significa que otras primeras galaxias relictas probablemente también tienen este tipo de halos extendidos».
Los nuevos hallazgos sugieren que las primeras galaxias del universo pudieron ser mucho más masivas de lo que se pensaba.
Los astrónomos suelen utilizar la metalicidad para estimar la edad de las galaxias. La metalicidad es una medida de la abundancia de metales. Dado que los metales tardan mucho tiempo en formarse en las estrellas y luego se propagan por el universo, las galaxias muy antiguas no pueden acumular grandes cantidades de metales.
Basándose en la metalicidad de Tucana II, una de las galaxias más antiguas, los astrónomos no han encontrado casi ningún metal al observarla. Chiti y su equipo estaban investigando las estrellas de Tucana II, con la esperanza de encontrar una población de estrellas aún más antiguas.
Para su sorpresa, detectaron nueve estrellas nuevas bastante alejadas del centro de Tucana II.
Los datos obtenidos por el satélite europeo Gaia confirmaron sus resultados. Esas estrellas alejadas del núcleo de la galaxia enana estaban ligadas gravitacionalmente.
Sin embargo, la masa de Tucana II estimada anteriormente no es suficiente para producir una fuerza gravitatoria tan fuerte. Esto significa que debe existir una gran cantidad de masa que no podemos ver directamente, que es la materia oscura.
Aunque hasta ahora no se sabe con certeza qué es la materia oscura, hay muchas pruebas observacionales, especialmente a través de la atracción gravitatoria de las galaxias, que implican que existe una masa indetectable. De hecho, los cosmólogos creen que alrededor del 85% de la materia del universo es materia oscura.
«Sin la materia oscura, las galaxias se desintegrarían», afirma Chiti. «[La materia oscura] es un ingrediente crucial para crear una galaxia y mantenerla unida».
Basándose en las posiciones y movimientos de las estrellas, el equipo estimó que la cantidad de materia oscura en Tucana II era del orden de 10 millones de masas solares. Se trata de la primera prueba de que las galaxias enanas ultrafinas como Tucana II pueden tener mucha materia oscura.
«Esto probablemente también significa que las primeras galaxias se formaron en halos de materia oscura mucho más grandes de lo que se pensaba», dijo la astrofísica Anna Frebel, del MIT. «Hemos pensado que las primeras galaxias eran las más pequeñas y débiles. Pero en realidad pueden haber sido varias veces más grandes de lo que pensábamos, y no tan diminutas después de todo».
Sin embargo, hay más preguntas. Cuando el equipo analizó los datos de los telescopios Magellan de Chile, descubrió que las estrellas de Tucana II tenían distintas metalicidades.
Las estrellas se dividieron en dos grupos. Las estrellas cercanas a la periferia de Tucana II tenían una metalicidad tres veces menor que las cercanas al núcleo.
Esto puede ocurrir si una población de estrellas procede de otro lugar, como cuando las galaxias se fusionan.
Nunca se había visto una diferencia química semejante entre las estrellas en una galaxia antigua. Esto sugiere que en una época temprana, tal vez Tucana II era en realidad dos galaxias que se fusionaron, combinando sus halos de materia oscura.
«Puede que estemos viendo la primera firma de canibalismo galáctico», dijo Frebel. «Una galaxia puede haberse comido a una de sus vecinas más pequeñas y primitivas, que luego derramó todas sus estrellas en la periferia».
El equipo tiene previsto ampliar sus técnicas a más estrellas y galaxias.
«Es probable que haya muchos más sistemas, quizás todos, que tengan estas estrellas parpadeando en sus afueras», dijo Frebel.
La investigación se publicó en Nature Astronomy.
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