Científicos encuentran más evidencia de una población de galaxias enanas deficientes en materia oscura

Universo simulado de materia oscura. Crédito: NAOC.

Investigadores de los Observatorios Astronómicos Nacionales de la Academia de Ciencias de China (NAOC), la Universidad de Pekín y la Universidad de Tsinghua han encontrado una población especial de galaxias enanas que podrían consistir principalmente en bariones en radios de hasta decenas de miles de años luz. Esto contrasta con la expectativa normal de que tales regiones deberían estar dominadas por la materia oscura. 

Este estudio puede desafiar la teoría de la formación de galaxias enanas en el marco de la cosmología estándar y puede proporcionar nuevas pistas sobre la naturaleza de la materia oscura. Los resultados fueron publicados en Nature Astronomy el 26 de noviembre de 2019. 

En la cosmología estándar, el Universo está dominado por la materia oscura fría y la energía oscura, mientras que los bariones solo ocupan el 4,6% en masa. Las galaxias se forman y evolucionan en sistemas dominados por materia oscura (Fig. 1). En sistemas de alta masa, la fracción bariónica puede alcanzar el valor universal, es decir, 4,6%. En sistemas de baja masa, la fracción bariónica puede ser mucho más baja debido a su potencial gravitacional poco profundo. 

Esta figura ilustra la estructura en el universo simulado, en una caja de 200 millones de años luz a cada lado. Está codificado por colores, utilizando negro, verde, amarillo, rosa y blanco para representar regiones de baja a alta densidad, respectivamente. Crédito: NAOC.

Se encuentra que las galaxias enanas satélite de nuestro Grupo Local están dominadas por materia oscura hasta un radio de unos pocos miles de años luz. Sin embargo, los estudios estadísticos de la dinámica de las galaxias enanas más allá del Grupo Local anteriormente se habían visto obstaculizados por la extrema debilidad de tales sistemas. 

Sin embargo, los datos de múltiples longitudes de onda han hecho posibles tales estudios recientemente. 

Al aprovechar la publicación del 40% de los datos del catálogo Arecibo Legacy Fast (ALFA) y la séptima publicación de datos del Sloan Digital Sky Survey, un grupo de investigación dirigido por el profesor GUO Qi de NAOC ha encontrado 19 galaxias enanas que están dominados por bariones en radios mucho más allá de sus radios medio ópticos (típicamente unos pocos miles de años luz). Normalmente, la relación de masa de materia oscura a barión alcanza 10-1000 para galaxias enanas "típicas". Notablemente, la mayoría de estas galaxias enanas dominadas por bariones son galaxias aisladas, libres de la influencia de galaxias brillantes cercanas y entornos de alta densidad. 

"Este resultado es muy difícil de explicar utilizando el modelo estándar de formación de galaxias en el contexto de la cosmología de concordancia y, por lo tanto, alienta a las personas a volver a visitar la naturaleza de la materia oscura", dijo el profesor GUO. 

En lugar del modelo estándar de materia oscura fría, un modelo de materia oscura cálida o un modelo de materia oscura difusa podría estar más en línea con la formación de esta población particular de galaxias enanas. Alternativamente, algunos procesos astrofísicos extremos también pueden ser responsables. 

Se requieren observaciones adicionales para comprender la formación de estas galaxias enanas dominadas por bariones particulares. 

Fuente: Sede de La Academia China de Ciencias,