El modelo estándar de la cosmología afirma que la gran mayoría de las galaxias del universo están rodeadas por un halo de materia oscura. Esto es invisible. La idea es que estos halos ejercen una fuerte fuerza gravitatoria sobre las galaxias circundantes y, por tanto, pueden ser rastreados.
Se han realizado nuevas investigaciones sobre las galaxias enanas de un cúmulo bastante cercano a la Tierra, el llamado cúmulo de Fornax. Parece que los halos de materia oscura no se encuentran en este cúmulo, porque los cálculos de gravedad y deformación sin la materia oscura como variable concuerdan mucho mejor con los datos del telescopio.
Fuerzas de marea entre galaxias
Las galaxias enanas son galaxias relativamente pequeñas y poco iluminadas que suelen formar parte de un cúmulo o se encuentran en las proximidades de galaxias más grandes. En nuestro Grupo Local, muchas galaxias enanas giran alrededor de galaxias más grandes, como la Vía Láctea y la nebulosa de Andrómeda. Las galaxias enanas son unas 100 veces más pequeñas que la Vía Láctea y suelen verse afectadas por los efectos gravitatorios de sus vecinas más grandes. Los investigadores estudiaron estos efectos. "Introducimos una forma innovadora de probar el modelo estándar. Estamos estudiando hasta qué punto las galaxias enanas están distorsionadas por las "mareas" gravitacionales causadas por las galaxias cercanas", afirma la investigadora principal, Elena Asencio, de la Universidad de Bonn (UB).
Las fuerzas de marea se producen cuando la gravedad de una galaxia tira con más fuerza de una parte de una galaxia enana vecina que de otra. Se puede comparar este proceso con las fuerzas de marea del flujo y reflujo en la Tierra. Surgen porque la luna tira con más fuerza del lado de la tierra que está orientado hacia la luna. Se trata de un proceso cíclico basado en la gravedad, que provoca una deformación continua.
El clúster Fornax
El cúmulo de Fornax está plagado de galaxias enanas. Observaciones recientes muestran que algunas de estas enanas aparecen distorsionadas, como si fueran perturbadas por algo en su entorno. "No esperábamos perturbaciones tan grandes en las galaxias enanas de Fornax, si tenemos en cuenta el modelo estándar", afirma Pavel Kroupa, profesor de la UB. "Según el modelo estándar, los halos de materia oscura deberían proteger parcialmente a estas galaxias enanas de las fuerzas de marea del cúmulo".
Los científicos calcularon el grado de distorsión esperado de las enanas. Tuvieron en cuenta la composición de las enanas y la distancia al centro del cúmulo, de donde procede la mayor parte de la gravedad. Las galaxias que ocupan mucho espacio, pero tienen relativamente poca masa, así como las galaxias situadas cerca del centro del cúmulo, son las que más fácilmente se deforman o incluso se destruyen.
El modelo estándar falla
Compararon sus resultados con imágenes del cúmulo de Fornax tomadas por el telescopio de sondeo VLT del Observatorio Europeo Austral en Chile. "La comparación demostró que no era posible explicar las observaciones con el modelo estándar", dijo Asencio. "Las enanas de Fornax deberían haber sido destruidas hace tiempo por la gravedad del centro del cúmulo, aunque las fuerzas de marea sean 64 veces más débiles que la gravedad ejercida por la propia galaxia enana".
Esto, dice, es intuitivamente incorrecto y también contradice estudios anteriores. Llega a la conclusión de que se necesita más o menos la misma cantidad de fuerza externa para deformar una enana en comparación con la fuerza gravitatoria que ella misma ejerce. Por tanto, los investigadores no pudieron utilizar el modelo estándar para explicar las deformaciones en las enanas de Fornax. En consecuencia, procedieron con la teoría alternativa de la dinámica milgromiana (MOND). Los halos de materia oscura se apartaron.
Sorprendentemente cerca
"No estábamos seguros de si las galaxias enanas sobrevivirían a las condiciones extremas de un cúmulo de galaxias en el análisis MOND, debido a la ausencia de los halos protectores de materia oscura en el modelo", explica el investigador Indranil Banik, de la Universidad de St Andrews. "Pero nuestros resultados de MOND son sorprendentemente cercanos a las observaciones, en cuanto a la distorsión de las galaxias enanas de Fornax".
Los investigadores están entusiasmados con la comparación de los resultados de las pruebas con los datos del telescopio. No es la primera vez que un estudio sobre el efecto de la materia oscura en la dinámica y la evolución de las galaxias concluye que las observaciones pueden explicarse mejor sin incluir la materia oscura en los cálculos.
Nuevo paradigma
"El número de publicaciones que demuestran la incompatibilidad entre las observaciones y el paradigma de la materia oscura aumenta cada año. Ha llegado el momento de dedicar más tiempo y energía a teorías más prometedoras", afirma Pavel Kroupa. El científico Hongsheng Zhao, de la Universidad de St. Andrews, explica a modo de conclusión "Los resultados de nuestra investigación tienen importantes implicaciones para la física teórica. Esperamos encontrar más enanas deformadas en otros cúmulos, una predicción que otros equipos pueden verificar".