Materia oscura: las estrellas de la Vía Láctea se desplazan lentamente.

Nuestro sistema de la Vía Láctea contiene al menos 100 mil millones de estrellas. Pero estos representan sólo una pequeña parte de la masa total de nuestra galaxia, mientras que la parte mucho mayor se encuentra en la materia oscura. Esta forma desconocida de materia no se puede observar directamente, pero su gravedad influye en la velocidad a la que las estrellas orbitan el centro galáctico. Según un estudio publicado en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, las estrellas en las regiones exteriores de la Vía Láctea viajan notablemente lentamente. Esto podría indicar que hay menos materia oscura en nuestra galaxia de lo que se pensaba anteriormente.

Para el estudio, investigadores dirigidos por Xiaowei Ou del Instituto de Tecnología de Massachusetts utilizaron datos de los estudios del cielo Gaia y APOGEE. Pudieron deducir las velocidades orbitales de más de 30.000 de las llamadas gigantes rojas. Como se trata de estrellas muy brillantes, los investigadores lograron penetrar las regiones exteriores de nuestra Vía Láctea, a una distancia de casi 90.000 años luz del centro galáctico.

Las curvas planas de rotación de las galaxias son un indicio de materia oscura

Los investigadores estaban interesados ​​en la rapidez con la que las estrellas orbitan el centro galáctico. Nuestro Sol, por ejemplo, tiene una velocidad orbital de unos 230 kilómetros por segundo. A partir de las velocidades de las 30.000 gigantes rojas crearon la curva de rotación del sistema de la Vía Láctea, que muestra cómo las velocidades de las estrellas varían con la distancia al centro de nuestra galaxia.

Estas curvas de rotación de las galaxias proporcionaron la primera evidencia de la existencia de materia oscura a partir de los años 1970. En ese momento, los científicos esperaban que estas curvas de rotación galáctica se parecieran a las curvas de rotación de los planetas de nuestro sistema solar, que siguen las leyes de Kepler. En el sistema solar, gran parte de la materia se acumula en el centro, por lo que la curva de rotación desciende rápidamente hacia afuera: el planeta más cercano al sol, Mercurio, completa una órbita alrededor del sol en sólo 88 días, mientras que el planeta más alejado de él. el sol, Neptuno, tarda 164 años en hacerlo.

Contrariamente a lo esperado, las curvas de rotación de las galaxias parecen completamente diferentes: en lugar de una curva de rotación que se inclina marcadamente hacia afuera, permanecen planas. Esto significa que las estrellas de las regiones exteriores de las galaxias no viajan mucho más lento que las estrellas de las regiones interiores. Este descubrimiento no se puede explicar sin la gran masa adicional, que dio lugar al modelo actual de galaxias, según el cual la materia visible está inmersa en un halo de materia oscura. Las velocidades orbitales de las estrellas proporcionan información indirecta sobre cuánta materia oscura hay en una galaxia y cómo se distribuye.

Las estrellas exteriores orbitan más lentamente alrededor del centro de la galaxia.

La curva de rotación de la Vía Láctea que ahora se presenta muestra que, aunque inicialmente plana, desciende más pronunciadamente de lo esperado en las regiones exteriores de la Vía Láctea. Las velocidades orbitales de las estrellas se ajustan mejor a un modelo según el cual la densidad de la materia oscura hacia el centro de la materia no aumenta constantemente, sino que se aplana y forma una especie de “núcleo” de materia oscura. Sin embargo, esto sugiere que la Vía Láctea contiene menos materia oscura en su centro de lo que se suponía anteriormente y, por lo tanto, tiene una masa total menor: según el modelo, alrededor de 180 mil millones de masas solares.

Este resultado encaja con otras mediciones de la velocidad de rotación de las estrellas de nuestra galaxia. Sin embargo, no es compatible con otras mediciones de la masa de la Vía Láctea: los análisis de cúmulos globulares o galaxias satélite proporcionan un valor de la masa total de la Vía Láctea que es un orden de magnitud superior al resultado actual.

¿Cómo se explica el sistema de la Vía Láctea, que es mucho más ligero? Quizás mediciones anteriores con cúmulos globulares y galaxias satélites en realidad sobrestimaron la masa total. Sin embargo, también sería posible que las velocidades de rotación de objetos aún más distantes en la Vía Láctea volvieran a aumentar, lo que podría compensar la anomalía observada ahora. Además, las mediciones de estrellas tan distantes están asociadas con grandes incertidumbres de medición. Por un lado, la próxima publicación de los datos de Gaia, prevista no antes de finales de 2025, y las observaciones del Observatorio Vera C. Rubin, cuyo lanzamiento está previsto para 2025, podrían aportar claridad.