Hay una galaxia extraña en el universo distante y le falta algo muy grande: materia oscura. En los bordes de la mayoría de las galaxias, las estrellas orbitan tan rápido que normalmente deberían ser expulsadas de ella. Estas galaxias tienen mucha más masa de la que podemos ver, y la gravedad de esa masa extra, la materia oscura, las mantiene unidas.
Algunas galaxias contienen hasta un 99.8 por ciento de materia oscura, dice Pieter van Dokkum en la Universidad de Yale. Pero él y sus colegas encontraron una que tiene al menos 400 veces menos de esta cosa misteriosa.
Podemos predecir la masa total de una galaxia midiendo las velocidades de las estrellas u otros objetos en una galaxia. Restar la masa de la materia visible de ese total revelará la cantidad de materia oscura allí. Cuando van Dokkum y su equipo realizaron este proceso en busca de una galaxia que descubrieron a unos 65 millones de años luz de distancia, llamada NGC1052-DF2, o solo DF2, descubrieron que probablemente no tenga materia oscura.
«Ha habido algunas sugerencias de galaxias sin materia oscura en las últimas décadas, pero quedaron en el olvido porque no se midieron cuidadosamente», dice van Dokkum. En la mayoría de esas galaxias, los investigadores midieron la masa de la región central dominada por las estrellas, pero la materia oscura se escondía hacia los bordes. «En esta galaxia particular, porque es tan grande y difusa, no hay ningún lugar para que la materia oscura se esconda», dice.
Estrellas en movimiento
Van Dokkum y sus colegas usaron los movimientos de 10 grupos de estrellas alrededor del centro de la galaxia para encontrar una masa total de aproximadamente 340 millones de veces la masa del Sol. Ese es un límite superior, por lo que hay un 90 por ciento de posibilidades de que sea realmente más pequeña. La masa de las estrellas en DF2 es de aproximadamente 200 millones de masas solares, más o menos 100 millones de masas solares.
Estos números son imprecisos porque la galaxia es tan distante y oscura, pero si la galaxia es menos masiva que el límite superior y la masa visible está en el nivel más alto posible, no queda espacio para la materia oscura. Y las simulaciones de von Dokkum muestran que este es el escenario más probable. Si hay algo de ella, es menos materia oscura de lo esperado por un factor de 400. De cualquier forma, las consecuencias de su descubrimiento siguen siendo las mismas.
Este descubrimiento podría acabar con algunas teorías de la gravedad modificada que postulan que no hay materia oscura. Estas ideas sugieren que las galaxias no se separan porque la gravedad se comporta de manera diferente en los confines de las galaxias que en nuestra parte del universo, lo que explicaría los extraños movimientos estelares que parecen indicar la materia oscura.
Pero una galaxia sin ningún signo de materia oscura, como esta, tampoco tiene signos de gravedad modificada. «Es contra intuitivo, pero la ausencia de materia oscura aquí es en realidad una prueba de su existencia en otra parte: es una sustancia real que puede asociarse con una galaxia, o no», dice van Dokkum. Es decir, la materia oscura no es una fuerza que se aplica de manera uniforme en todo el cosmos, sino que es una materia tangible que puede agruparse de varias maneras.
Nacimiento de una galaxia
La falta de materia oscura en DF2 también puede cambiar nuestras ideas sobre cómo se forman las galaxias. «Las galaxias comienzan como una masa de materia oscura que acumula gas, que se convierte en estrellas, que se convierten en galaxias», dice van Dokkum. Entonces, ¿cómo llegó a ser esto?
Los investigadores dicen que podría estar formado por una nube de gas lanzada a partir de una colisión entre otras dos galaxias, o un pozo de gas podría haber sido contenido por los vientos de alta velocidad que salían de los agujeros negros en el universo temprano. Pero estos eventos son extremadamente raros, por lo que si DF2 no es la única galaxia de este tipo, podrían explicar cómo se formó.
«Si descubrimos que este tipo de galaxia es bastante común, vamos a tener que encontrar una explicación consistente de cómo se forman», dice Scott Tremaine en el Instituto de Estudios Avanzados en Princeton, Nueva Jersey.
O podemos necesitar revisar nuestras teorías de cómo la materia oscura infunde el cosmos, dice Jeremiah Ostriker en la Universidad de Princeton. «Esto indica alguna forma nueva e inusual de formar galaxias, o es una pista de que nuestra imagen estándar de cómo funciona la materia oscura es incorrecta», dice.
Journal reference: Nature, DOI: 10.1038/nature25767
Este artículo fue publicado originalmente en New Scientist por Leah Crane.