September 18th, 2008

{mosimage} Se trata de una galaxia enana que orbita la Vía Láctea y que fue descubierta en 2006 por el Sloan Digital Sky Survey (SDSS). Aparentemente, esta galaxia está dominada por una forma desconocida de materia que no es observable.

 

Galaxia enana “Segue 1”

La galaxia Segue 1 es una de las últimas galaxias enanas esferoidales descubiertas en torno a la Vía Láctea, a una distancia menor de 300 kiloparsecs. Concretamente fue descubierta durante los trabajos de 2006 del Sloan Digital Sky Survey (SDSS), que pretende trazar un mapa tridimensional de la Vía Láctea y de una enorme zona del Universo que abarcaría un millón de galaxias y quásares. El nombre de esta galaxia proviene de SEGUE, Sloan Extension for Galactic Understanding and Exploration (Extensión de Sloan para la Exploración y Entendimiento de la Galaxia).

El brillo superficial de esta galaxia es de una mil millonesíma el de la Vía Láctea. Estos objetos son tan débiles que durante un tiempo fueron tenidos por cúmulos globulares, aglomerados de estrellas viejas que se encuentran en el halo de la Vía Láctea. Hasta que no se analizó la luz de esta galaxia con el telescopio Subaru, en Hawaii, y se pudieron estudiar sus poblaciones estelares, no se llegó a tener la certeza de que se trataba de una galaxia enana.

Hasta la llegada del SDSS, sólo conocíamos a ciencia cierta la existencia de 9 galaxias enanas esferoidales de la Vía Láctea. El proyecto SDSS descubrió otras 5 enanas esferoidales más entre 2005 y 2006. En enero de 2007 se publicó el descubrimiento de 4 nuevas galaxias satélite (más un nuevo cúmulo globular) de la Vía Láctea. Segue 1 es una de estas últimas galaxias. En esa misma publicación se anunció el descubrimiento realizado con el telescopio Isaac Newton de La Palma (Islas Canarias) de una galaxia enana en la constelación de Hércules.

¿Dominada por la materia oscura?

Un artículo de Astrophysical Journal del que Marla Geha (profesora de la Universidad de Yale) es la autora principal ha hecho saltar a la insignificante galaxia Segue 1 a la primera plana de la prensa de divulgación científica. Esta galaxia se compone de unos centenares de estrellas nada más, y sin embargo, de las observaciones se deduce que aparenta tener una masa mucho mayor que la que podrían proporcionar esas estrellas. Por ello se piensa que esta galaxia podría estar dominada por una cantidad ingente de una materia invisible, no detectable por medios ópticos. Esta extraña materia recibe el nombre de materia oscura.

Posición en el espacio de las satélites enanas de la Vía Láctea (Vasily Belokurov)
Posición en el espacio de las satélites enanas de la Vía Láctea
(Crédito: Vasily Belokurov)

Los modelos cosmológicos que introduccen el factor de la materia oscura en sus cálculos predicen que las galaxias se forman por la unión de pequeñas galaxias enanas, ricas en materia oscura. Esta galaxias enanas serían los ladrillos principales de la formación galáctica. Por ello es importante esta observación, porque puede ayudar a demostrar las tesis que defienden los partidarios de la materia oscura.

Las observaciones de SDSS parecieron demostrar, no hace mucho tiempo, que la Vía Láctea podría haber llegado a su forma actual después del choque y fusión de dos galaxias.

Fuentes:

Nota: Aunque diversas fuentes consultadas por El Segundo Luz señalan que Marla Gehay Josh Simons mostraron a Segue 1 y a otras galaxias enanas de la Vía Láctea como tales, no se trata de su descubrimiento, puesto que ya apareció publicado, en ese sentido, un trabajo anterior de tres investigadores de la Universidad de Cambridge: V. Belokurov, D. B. Zuckery N. W. Evans. referimos un resumen del artículo a continuación:
Cats and Dogs, Hair and a Hero: A Quintet of New Milky Way Companions

Especialmente sensacionalista nos parece el titular de Physorg.org:
Astronomers discover most dark matter-dominated galaxy in universe

Mucho más cercano a la realidad es el titular de Space.com:
Nearby Galaxy Nearly Invisible

 

Comentarios en:
Foro Hubble

 

Publicado en Extragaláctica | Comments Off on Descubierta la galaxia con mayor índice de materia oscura
May 15th, 2008

Una nube de gas de alta velocidad se dirige hacia nuestra galaxia. Fue descubierta por la discípula de Jan Oort, Gail Bieger-Smith, en 1963, cuando estos y otros astrónomos holandeses trataban de cartografiar la Vía Láctea en radio. Se preveé que esta nube, que se encuentra a unos 40.000 años luz en la dirección de la constelación de El Águila, choque con nuestra galaxia en la zona del brazo de Perseo. Esto ocurrirá en unos 20.000 o 40.000 millones de años.

Fuente: Sky and Telescope.

La Vía Láctea, nuestra galaxia, es un gigantesco disco de unos 100.000 millones de estrellas, que giran todas en torno a un centro de gravedad común en el que parece haber un agujero negro supermasivo, de entre 1.000.000 y 3.000.000 de masas solares. En la Vía Láctea se están formando y muriendo estrellas de manera continua. Esto provoca que ciertas masas de gas sean expulsadas fuera de ese disco, especialmente cuando se producen explosiones de supernovas, las violentas muertes de las estrellas más masivas. Esas nubes de gas acaban volviendo a caer al disco de la galaxia. Sin embargo, parece que esta nube no sigue esa pauta, al menos en apariencia. Se trata de una nube de gas de alta velocidad.

La nube fue descubierta por la astrónoma holandesa Gail Biegger-Smith con el radiotelescopio de 25 metros de diámetro de Dwingeloo, inaugurado en 1956 y en su momento el mayor del mundo. Poco después de su descubrimiento, la astrónoma se casó y se quedó embarazada, lo que la llevó a abandonar su carrera ya que su jefe, el célebre Jan Oort, consideraba que la maternidad era incompatible con la carrera astronómica. Según manifestó Biegger-Smith a Sky and Telescope, fue decisión de ella y nunca se ha arrepentido. Así, este es otro ejemplo más de una mujer trabajadora que ha abandonado su carrera para dedicarse a la vida familiar.

La de Biegger-Smith es la nube de gas de alta velocidad más cercana de las que han sido detectadas en las proximidades de la Vía Láctea. Recientes observaciones de la nube con el Green Bank Telescope (GBT), en Virgina, EEUU, han demostrado que la nube está a unos 40.000 años luz del Sol, siendo una de las pocas nubes galácticas cuya distancia y posición en el espacio se conoce con exactitud. Conocemos también sus dimensiones: 11.000 x 2.500 años luz. Está unos 9.000 años luz por debajo del plano del disco galáctico y a unos 25.000 años luz de su centro. Biegger-Smith ya calculó que la nube retrocedía a 100 km/s, pero ello es debido a nuestro movimiento propio, y se está acercando a la Vía Láctea a 70 km/s, aunque su velocidad en el espacio es de de 300 km/s. Por su movimiento parece compartir gran parte de la velocidad de rotación de nuestra galaxia.

Una de las conjeturas acerca de la formación de las galaxias supone que estas se forman por la concentración de la aún no descubierta materia oscura, en forma de grandes halos, que habrían acabado atrayendo las nubes de hidrógeno circundantes para, a la manera de grandes ladrillos, terminar formando las galaxias tal y como ahora las conocemos. En este sentido, si se demostrara que la composición de la nube de Bieger-Smith es la misma que la del universo primigenio, podríamos estar, quizá, ante uno de los últimos supervivientes de la formación de las primeras galaxias del Universo. Por el contrario, si se detectara una gran abundancia de metales, es decir, de átomos más complejos que el hidrógeno, en ese caso la nube habría sido probablemente expelida de la Vía Láctea por alguna gran explosión de supernova que habría ocurrido en el pasado, y ahora estaría simplemente volviendo al lugar del que originariamente procedería. En contra de esta hipótesis está el hecho de que su masa parece demasiado elevada (un millón de masas solares), aunque parece cierto que, como dijimos más arriba, comparte el movimiento de giro de la Vía Láctea.

Publicado en Extragaláctica | Comments Off on En ruta de colisión con la Vía Láctea
January 12th, 2008

El modelo estándar propone que el 96% del universo está compuesto de materia oscura y de energía oscura. Pero…¿puede eso ser realmente cierto?

Dedicado a Antonio García González.
Con la colaboración de Gema Hebrero Domínguez, astrofísico.

Publicado originalmente el 25 de abril de 2007 en Astroseti.org

Nota: Algunos de los enlaces que aparecen en esta noticia llevan a páginas escritas en idioma inglés.

En el número de abril de 2007 de Sky & Telescope aparece un interesante artículo escrito por Govert Schilling: “Battelfield Galactica: Dark Matter vs. MOND”. En él se pretende explicar el estado actual del enfrentamiento entre el “modelo estándar” y el modelo “MOND” (Dinámica Newtoniana Modificada). El artículo se complementa con una corta reseña de Dan Hooper: “A Particle Physicist’s Perspective on Dark Matter”.

Cuando se mide la velocidad a la que desplaza la materia visible que se observa en los exteriores de las galaxias se comprueba que esa velocidad es más alta de lo que debería ser conforme a la Ley del Inverso del Cuadrado de la Distancia de Newton. O dicho en otras palabras, esa velocidad es tan elevada que esa materia que se encuentra en el exterior de las galaxias debería salir despedida al vacío abandonando la galaxia en la que se encuentra. Conforme a la mayoritariamente aceptada hipótesis del modelo estándar, existe una materia oscura que mantiene unidas gravitatoriamente a todas esas estructuras, siendo esta materia oscura una elusiva forma de materia que no emite luz, pero que interacciona gravitacionalmente con el resto de materia visible del Universo. Lo que sigue no es sino un comentario del referido artículo de Sky and Telescope con algunos añadidos para profundizar en el tema.

La “Dinámica Newtoniana Modificada” (MOND) nació en 1983, cuando Mordehai Milgrom (Instituto Weizmann en Revohot, Israel) publicó un artículo en el que pretendía explicar la rotación de las galaxias, de los cúmulos y de las grandes estructuras del Universo, pero sin recurrir a la materia oscura. MOND parece que está acumulando poco a poco más pruebas observacionales y se está haciendo más fuerte. Sin embargo una apabullante mayoría de físicos y astrónomos acepta y trabaja de acuerdo con el modelo estándar, según el cuál el universo estaría dominado por la materia oscura.

 

Rotación galáctica
Velocidad de las estrellas esperada (A) y observada (B) en función de sus distancias al centro galáctico. Crédito: Wikipedia

Si la gravedad fuera proporcional a la distancia pero no a su cuadrado, las estrellas y el gas del exterior de las galaxias tendrían la misma velocidad orbital que otros objetos que se encontraran más cerca del centro de su respectiva galaxia. Milgrom siempre se ha preguntado por qué la hipotética materia oscura debe estar distribuida exactamente en la misma proporción para que su efecto oculte esa diferencia que se puede explicar mediante una simple ley de fuerzas. El astrónomo Stacy McGaugh (de la Universidad de Maryland) opina en este sentido: “Supongamos que Newton, basándose en su estudio del sistema solar, hubiera formulado una ley del cuadrado de la distancia, dicendo que esa observada ley del inverso del cuadrado es el resultado de una misteriosa y no detectada materia oscura. Eso habría sido claramente menos satisfactorio que la simple adopción de la ley de fuerzas observada.”

Precisamente en las Galaxias de Bajo Brillo Superficial (LSB), en las que los modelos de la materia oscura han encontrado mayores problemas es donde MOND se muestra especialmente efectiva.

TeVes

El reconocido teórico Jacob Bekenstein (Universidad Hebrea de Jerusalem) reforzó la Dinámica Newtoniana Modificada (MOND) con una versión relativista de la misma. Según HongSheng Zhao, (Alianza Física de la Universidad Escocesa de St. Andrews) fue “un desarrollo crucial para que la gente se tomara esto en serio”. La teoría de TeVes o Tensor/Vector/Escalar introduce tres campos diferentes en el espacio tiempo para reemplazar el campo gravitatorio. AstroSETI ya publicó hace algo más de un año una noticia acerca de cómo, resolviendo la ecuación de Einstein, Zhao podía llegar a la conclusión de que la materia oscura no es realmente necesaria para explicar un gran número de fenómenos del Universo, siendo uno de ellos la curva de rotación de las galaxias.

El cúmulo bala

 

Grupo de galaxias 1E 0657-56 visto por Chandra El cúmulo bala (Bullet Cluster), conocido formalmente como 1E0657-56, se encuentra, según su corrimiento al rojo, a unos 4 000 millones de años luz en la constelación de Carina y consiste en dos cúmulos de galaxias en colisión. Crédito: Rayos X: NASA/CXC/CfA/M.Markevitch et al.; Óptico: NASA/STScI; Magellan/U.Arizona/D.Clowe et al.; Mapa de lente gravitatoria: NASA/STScI; ESO WFI; Magellan/U.Arizona/D.Clowe et al.

Desde que fueran presentadas por la NASA determinadas observaciones el 21 de agosto de 2006, se le considera como la prueba más fiable de la existencia de la materia oscura. Los tres componentes del cúmulo, a saber, las estrellas, el gas caliente y la supuesta materia oscura se comportan de modo diferente durante la colisión. Mientras que las estrellas de las galaxias no se ven afectadas gravitatoriamente en exceso por la colisión y pasan a través sin ser afectadas en exceso, el gas caliente (detectado mediante rayos X y que supone la mayor parte de la materia visible del cúmulo) interactúa electromagnéticamente produciendo que su velocidad cambie en mayor medida de cómo lo hacen las estrellas de la galaxia. Por el contrario, la supuesta materia oscura es más fuerte en dos regiones separadas cerca de las galaxias visibles y no colisiona. Esta materia oscura (que aparece en color azul en la imagen superior) se detecta de forma indirecta gracias al efecto de lente gravitatoria que se observa sobre las galaxias de fondo.

Por lo visto debería esperarse que la lente gravitatoria siguiera a la materia conocida, como el gas caliente, por ejemplo. La materia oscura no es frenada por el impacto porque hipotéticamente no interactúa gravitatoriamente ni consigo misma ni con el gas. Por este motivo las dos nubes de materia oscura que aparecen a ambos lados de la imagen se supone que han adelantado al gas durante la colisión de los cúmulos.

MOND no explica este sistema de lentes gravitatorias, al menos en principio, salvo que se presuponga que el neutrino tenga una masa algo más elevada de la que se le supone actualmente. La teoría TeVeS conseguiría de este modo que encajara el problema de la lente gravitatoria del cúmulo bala dentro de MOND

La falsabilidad de MOND

 

 Mordehai Milgrom Mordehai Milgrom, autor del modelo MOND, que pone en duda la existencia de la materia oscura.

Las teorías científicas deben ser falsables. Es decir, que tiene que haber un modo de demostrar mediante la observación que no son ciertas. ¿Cómo se podría descartar MOND?

1.- Si se detectara la materia oscura.

2.- Si mediante una observación se contradijera una predicción sólida de MOND. Por ejemplo, si MOND predijera que hubiera menos materia en los cúmulos de lo que realmente viesen los astrónomos. De hecho MOND predice que los cúmulos de galaxias contienen el doble de materia de la que los astrónomos han detectado, pero que toda esta matería sería materia conocida: podría tratarse de neutrinos, protones, neutrones y electrones. Además el Big Bang predice que el Universo debería tener más materia conocida de la que los astrónomos han detectado. El modelo estándar predice seis veces más materia invisible de la que predice el modelo de MOND y que esa materia debería estar en forma de partículas que nunca han sido detectadas.

Todos los investigadores de MOND están de acuerdo en que el punto más fuerte de la teoría es su gran éxito al explicar y predecir las velocidades orbitales de las galaxias. Zhao dice que “incluso si MOND fuera incorrecta, habría que estudiar su enorme potencial para emitir predicciones”. También opina que es mucho más fácil demostrar que MOND es errónea de lo que lo es la teoría que defiende la materia oscura.

Cúmulos globulares

En ellos no predomina supuestamente la material oscura, por lo que MOND puede encontrar ahí nuevas pruebas. Por medio de unas complicadísimas observaciones de cinco cúmulos globulares, el equipo de Ricardo Scarpa (Observatorio Europeo Austral) ha hallado pruebas de que en las zonas exteriores de algunos cúmulos globulares se puede hablar de un comportamiento compatible con MOND.

En el sistema solar

Teóricos como Bekenstein y Joao Magueijo plantean que existen determinados puntos errantes en nuestro sistema solar donde la gravedad del Sol y la de los planetas se cancelan entre sí y que en pequeñas burbujas en torno a esos puntos sería posible observar los efectos de MOND.

También sobre el sistema solar, la revista Espacio recuerda, en su número de marzo de 2007, la curiosa anomalía que John Anderson (JPL) observó en los datos de seguimiento de radio de las sondas Pioneer, que fueron enviadas al espacio en los años 1970. Se ha detectado un freno en el viaje de estas sondas desde que superaron la distancia de 20 Unidades Astronómicas de la Tierra. Se especula con que este misterioso efecto esté siendo provocado bien por la materia oscura, bien porque la gravedad esté actuando de un modo distinto del esperado.

Próximamente nos acercaremos a este interesante problema, desde la perspectiva de la mecánica cuántica, en la segunda parte de “¿La materia oscura en [serios] problemas?”.

Por Jorge A. Vázquez para
Astroseti.org

 

También en Astroseti sobre el concepto, existencia y detección de la materia oscura

Gravedad modificada contra energía oscura
Materia Oscura: Invisible, Misteriosa y Quizá Inexistente
Grandes Misterios de la Astronomía (parte I)
Trece cosas que no tienen sentido
Más Allá del Borde Oscuro del Cosmos
La danza cósmica de las galaxias distantes
Nubes de materia oscura pueden flotar a través de la Tierra
¿Galaxia de materia oscura?
Arrojando luz sobre la materia oscura

Publicado en Cosmología, Extragaláctica | Comments Off on ¿La materia oscura en [serios] problemas? Parte I
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