Una 'galaxia fantasma' podría haber dado su remolino distintivo a la Vía Láctea

Artículo publicado originalmente por VICE Estados Unidos.

Una nueva galaxia enana descubierta en los márgenes de la Vía Láctea podría ser responsable de las ondulaciones características en el disco exterior de nuestra galaxia, según un nuevo estudio.

La investigación tiene implicaciones importantes para comprender la evolución de la Vía Láctea y puede arrojar luz sobre la naturaleza enigmática de la materia oscura, un tipo de partícula que supuestamente domina el universo.

Esta galaxia "fantasma", llamada Antlia 2, fue descubierta por primera vez en noviembre de 2018 por Gaia, un vehículo de la Agencia Espacial Europea cuya función es trazar un mapa del universo en tres dimensiones.

A pesar de su gran masa, Antlia 2 no fue detectada durante tanto tiempo porque es aproximadamente 10,000 veces más tenue y difusa que otras galaxias satélites comparativamente grandes. También estaba escondida detrás del bulbo central de la Vía Láctea, orbitando nuestra galaxia a una distancia de unos 425,000 años luz de la Tierra.

Aunque no se obtuvo evidencia observacional directa de Antlia 2 hasta el año pasado, una científica predijo su existencia hace una década. Sukanya Chakrabarti, astrofísica del Instituto de Tecnología de Rochester, predijo en 2009 que un objeto lleno de materia oscura estaba causando una fuerza de marea en el borde de la Vía Láctea.

"La idea básica detrás de nuestro método es en realidad muy similar a la forma en que Neptuno fue descubierto", dijo Chakrabati a Motherboard en una llamada telefónica. La científica notó que el tirón que ejercen Neptuno y Antlia 2 en su entorno hizo que los científicos se dieran cuenta de una posible presencia.

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"Es una dinámica newtoniana básica, aunque es más complicada en la escala de una galaxia", aclaró.

Durante la última década, Chakrabarti y sus colegas publicaron otros artículos que respaldaban la hipótesis de una galaxia sin descubrir ondulando al borde de la Vía Láctea. Buscaron la galaxia en sí, pero solo encontraron pruebas tentativas de los restos generados por el posible objeto.

Entonces, cuando Gaia publicó sus observaciones de Antlia 2 a fines de 2018, la bandeja de entrada del correo de Chakrabarti fue inundada con mensajes que la alertaban sobre el descubrimiento.

"A primera vista, definitivamente nos pareció que Antlia 2 coincidía con la predicción de 2009", recordó. "En ese momento, me sentí animada. Incluso recuerdo haber conversado con mi asesor de tesis doctoral y preguntarle: ¿Crees que esta es la indicada? ¿La galaxia enana?

Chakrabarti lideró una nueva investigación que se basa en las observaciones de Gaia, la cual presentó la semana pasada en la 234ª reunión de la American Astronomical Society en St. Louis, Missouri. El estudio fue enviado a The Astrophysical Journal y hay una versión disponible en arxiv.

Al estudiar los nuevos datos en el Instituto Kavli de Física Teórica de la Universidad de California en Santa Bárbara, Chakrabarti y sus colegas estimaron la trayectoria en reversa de la galaxia enana durante los últimos tres mil millones de años.

Las simulaciones del equipo mostraron que Antlia 2 probablemente atravesó la Vía Láctea varias veces, pasando cerca del núcleo. Estas colisiones dramáticas esculpieron el patrón de ondulación distintivo que ahora puede observarse en el borde de la Vía Láctea.

Los investigadores también calcularon la trayectoria futura de Antlia 2, que puede cotejarse con el próximo lote de datos de Gaia que se publicará en 2020. Esto validará o complicará la hipótesis de que la galaxia enana es el principal motor de las perturbaciones del disco exterior de la Vía Láctea.

Además de comprender la historia de nuestra galaxia, Antlia 2 podría arrojar luz sobre la materia oscura, que es, paradójicamente, el tipo de materia más elusiva y abundante que se conoce en el universo.

"Creemos que la materia oscura existe, pero no sabemos qué es una partícula de materia oscura", explicó Chakrabarti. "Las diferentes teorías de partículas de materia oscura tienen diferentes ramificaciones para la materia oscura en una galaxia enana".

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Antlia 2 se perfila como el entorno natural perfecto para probar dichas teorías. Es excepcionalmente débil porque no contiene muchas estrellas, pero esa oscuridad también ofrece una ventaja.

Las galaxias con muchas estrellas activas también producen muchas explosiones estelares o supernovas. Estos eventos cataclísmicos pueden alterar la distribución de la densidad de la materia oscura en su interior, lo que dificulta a los científicos determinar qué teorías sobre las partículas de materia oscura se alinean con la evidencia observacional.

La materia oscura en Antlia 2, por el contrario, no se ha sido alterada tanto por las supernovas, y por lo tanto, sus perfiles de densidad deberían ser relativamente prístinos.

Antlia 2 es "un laboratorio bastante limpio donde se puede observar y tratar de comprender los efectos de cómo las diferentes partículas de materia oscura cambian el perfil de densidad", señaló Chakrabarti.

Como resultado, las futuras observaciones de este objeto exótico podrían ayudar a los científicos a comparar el comportamiento esperado de la materia oscura con una galaxia observable real repleta de este material misterioso.