Los científicos están mapeando la red de materia oscura alrededor de la Vía Láctea

Los astrónomos han enfocado naturalmente sus telescopios en la parte del universo más cercana a nosotros, ya que estas estrellas y galaxias se pueden estudiar con el mayor detalle. Pero a los astrofísicos a veces les cuesta comparar la población de nuestro propio vecindario galáctico con las teorías de la materia oscura. Por ejemplo, los modelos anteriores predijeron más galaxias vecinas de las que realmente se observaron en el universo real, un problema llamado el problema de los "satélites faltantes".

Los grandes cúmulos de materia oscura deben tener suficiente atracción gravitacional para inyectar el gas que se acumula en las estrellas y luego en las galaxias. Pero otro problema es que algunas simulaciones terminan produciendo grandes trozos orbitales de materia oscura que se parecen a los que Deber aceptan galaxias satélite, pero no parecen tener un análogo en el universo real. A esto se le llama el problema "demasiado grande para fallar" porque se cree que los enormes parches de materia oscura son demasiado masivos para fallar y formar galaxias en ellos.

Un tercer desafío proviene del hecho de que las galaxias satélite que orbitan la Vía Láctea y Andrómeda parecen estar orbitando en un plano, en lugar de dispersas por todas partes, algo que los físicos de la materia oscura no anticiparon.

También hay problemas cosmológicos que Frank y sus colegas quieren resolver. Los astrónomos que utilizan explosiones cercanas de supernovas y otros fenómenos locales para medir qué tan rápido se está expandiendo el universo en este momento están obteniendo respuestas diferentes a las de aquellos que estudian el universo primitivo. Si los patrones de la materia oscura son correctos, debe haber una manera de resolver la inquietante y persistente discrepancia entre las observaciones pasadas y presentes.

Pero las simulaciones como SIBELIUS pueden ayudar. Puede ser que el lugar donde vive una galaxia en una red espacial de materia oscura sea realmente importante para medir la tasa de expansión del universo. ¿Qué pasa si la Vía Láctea de alguna manera se encuentra en un "agujero" en la red, si es más como un área rural entre metrópolis de materia oscura? Si nuestra parte del universo no es realmente representativa, entonces nuestras mediciones locales de qué tan rápido está soplando el universo pueden estar un poco sesgadas.

La Vía Láctea podría estar en una región bastante densa de materia oscura o escasa, dice Priyamvada Natarajan, astrofísica y experta en materia oscura de la Universidad de Yale. "Lo bueno de esta simulación es que pueden manejar: ¿Qué tan típico o inusual es nuestro volumen local? ¿Qué tan rara es la distribución de la materia que vemos a nuestro alrededor? ¿Estamos en la montaña o en el valle?”, dice.

Al comparar galaxias observadas con telescopios con lo que se ve en las simulaciones, es necesario comparar manzanas con manzanas, dice Jenny Sors, ​​astrofísica del Institut d'Astrophysique Spatiale en Orsay, Francia, que ayudó a diseñar la especie. La simulación llamada CLONE se centra en las galaxias de la Copa Virgo. "No es como comparar un tipo de cúmulo con otro si no comparten la misma historia o el mismo entorno", dijo.

Frank y su equipo realizaron muchas pruebas iniciales con sus propias computadoras de baja resolución. Pero el tiempo de las supercomputadoras, así como de los telescopios, es limitado. Solo tuvieron una oportunidad de realizar su simulación completa, lo que tomó millones de horas para calcular miles de núcleos de computadora. Pero según los resultados de su simulación, encuentran que el vecindario de la Vía Láctea parece atípico: vivimos en una región espacial con menos galaxias que el promedio, pero también hay cúmulos de galaxias más grandes que el promedio. Es como vivir en una ciudad de baja altura como Los Ángeles, que todavía tiene cadenas montañosas en la distancia.

Si la Vía Láctea es verdaderamente extraña, puede ayudar a explicar algunos de los misterios de la materia oscura, especulan Frank y Boylan-Kolchin. Si estamos en una parte rara del universo, esto puede explicar por qué las mediciones locales de la tasa de expansión son diferentes de lo que cabría esperar según las mediciones del universo distante.

Y si nuestra galaxia se encuentra en medio de un vecindario atípico, eso puede explicar por qué los satélites tienen una configuración inusual: es posible que hayan sido lanzados a la órbita de la Vía Láctea de alguna manera.

En otras palabras, si el vecindario de la Vía Láctea es realmente inusual, significa que la teoría de la materia oscura fría sobrevivirá a estos desafíos, por ahora.

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