El enigma de las galaxias 'perdidas': ¿Oculta la Vía Láctea más de cien satélites invisibles?

El impresionante descubrimiento, sin embargo, presentado en la Reunión Nacional de Astronomía de la Royal Astronomical Society en Durham, no es fruto de la observación directa con telescopios, sino el resultado de una ingeniosa combinación de las simulaciones por superordenador de más alta resolución realizadas hasta la fecha con con un modelado matemático innovador.

El Modelo LCDM es la piedra angular de nuestra comprensión del Universo y postula que la materia ordinaria, de la que estamos hechos nosotros, las estrellas, los planetas y todo lo que podemos ver, apenas representa un minúsculo 5% del contenido total del cosmos. Otro 25% sería una sustancia misteriosa e invisible que llamamos 'materia oscura fría' (CDM, Cold Dark Matter), y el 70% restante estaría hecho de la enigmática 'energía oscura', que sería la responsable de la expansión acelerada del Universo.

Noticia Relacionada

La Vía Láctea puede esquivar su trágico destino y no chocar con Andrómeda

Judith de Jorge

Una nueva simulación reduce a un 2% la posibilidad de que las dos galaxias impacten y se fusionen dentro de 5.000 millones de años

Pues bien, según el modelo LCDM, las galaxias se forman en el centro de gigantescos cúmulos de materia oscura conocidos como 'halos'. La mayoría de las galaxias del Universo serían galaxias enanas de muy baja masa, y la mayoría de estas serían satélites que orbitan alrededor de una galaxia más grande y masiva, como nuestra Vía Láctea. El problema es que, desde hace mucho tiempo, las simulaciones cosmológicas basadas en el modelo LCDM predicen que debería haber muchas más galaxias compañeras de la Vía Láctea de las que los astrónomos habían sido capaces de observar. Una discrepancia que se conoce como el problema de las 'galaxias perdidas' y que había puesto en serios aprietos a la propia teoría LCDM.

La nueva investigación de Durham ofrece una solución elegante al problema. Los Investigadores, en efecto, han descubierto que las galaxias satélite 'perdidas' de la Vía Láctea son, en realidad, galaxias extremadamente débiles que han sido despojadas casi por completo de sus halos de materia oscura originales por la inmensa gravedad del halo de la Vía Láctea. Estas galaxias, a las que los científicos han bautizado como 'huérfanas', no aparecen en la mayoría de las simulaciones tradicionales porque estas no tienen la resolución o precisión suficiente para seguir su evolución a lo largo de miles de millones de años. Es algo parecido a querer ver un microbio con un microscopio de baja potencia; simplemente no se distingue.

Sin embargo, todas estas galaxias 'huérfanas' de la Vía Láctea deberían haber sobrevivido en el Universo real. Y gracias a su nueva técnica, los investigadores de Durham pudieron rastrear su abundancia, distribución y propiedades. Sus resultados son contundentes: en la actualidad, deberían existir, y ser observables, muchas más galaxias satélites de las que conocemos.

«Sabemos que la Vía Láctea tiene unas 60 galaxias satélite confirmadas, pero creemos que debería haber docenas más de ellas orbitando alrededor de la Vía Láctea a distancias cercanas», explica Isabel Santos-Santos, investigadora principal del Instituto de Cosmología Computacional de la Universidad de Durham. Sus palabras fueron un auténtico canto de esperanza para la comunidad astronómica porque, si sus predicciones son correctas, no solo se reforzaría la teoría LCDM, sino que abriría una nueva ventana a la comprensión de cómo se formó y evolucionó el Universo. Ahora, solo falta ser capaces de observar todas esas galaxias.

La buena noticia es que la tecnología está a punto de conseguirlo. De hecho, se espera que los avances en telescopios e instrumentos, como la espectacular cámara LSST del Observatorio Rubin, que hace apenas unas semanas vio su primera luz, permitan a los astrónomos detectar estos objetos extremadamente débiles. Como un gigantesco 'ojo cósmico', de una sensibilidad sin igual, la cámara del Observatorio Rubin podrá observar el cielo con una sensibilidad sin igual, capaz de captar la luz más tenue de estas galaxias casi fantasmas.

El éxito de este estudio radica en la sofisticada combinación de diferentes herramientas computacionales. Los investigadores de Durham, en efecto, unieron las fuerzas de las simulaciones cosmológicas de superordenador con las de los modelos analíticos para superar las limitaciones de las simulaciones anteriores.

Uno de los pilares de este trabajo es la simulación 'Aquarius', creada por el Consorcio Virgo y la de mayor resolución hasta ahora para recrear el halo de materia oscura de la Vía Láctea. Podemos pensar en ella como un mapa increíblemente detallado de los hilos invisibles de materia oscura que tejen y dan sustento a nuestra galaxia. Como complemento de Aquarius, los investigadores utilizaron el modelo 'GALFORM', un código de vanguardia desarrollado en la propia Universidad de Durham durante las últimas dos décadas y que es capaz de seguir al detalle los procesos físicos responsables de la formación y evolución de las galaxias.

Los resultados de esta poderosa combinación mostraron que los halos de materia oscura, que pueden albergar galaxias satélite, han estado orbitando alrededor del halo central de la Vía Láctea durante la mayor parte de la edad del Universo. Un 'ballet' gravitacional que ha ido minando con el tiempo tanto su materia oscura como su materia estelar, dejando una multitud de galaxias extremadamente pequeñas y débiles, casi imperceptibles.

La investigación predice que el número total de galaxias satélites, de cualquier brillo y masa, que probablemente existan alrededor de la Vía Láctea es de alrededor de 80, o incluso hasta 100, sin contar las cerca de 60 que que conocemos actualmente. Este pronóstico pone un énfasis particular en las aproximadamente 30 candidatas a galaxias satélites diminutas de la Vía Láctea descubiertas recientemente, que son extremadamente débiles y pequeñas.

Los científicos, de hecho, aún no tienen claro si estos objetos son galaxias enanas incrustadas en un halo de materia oscura, o bien 'cúmulos globulares', colecciones de estrellas densamente 'empaquetadas' que no tienen nada que ver con las galaxias. A este respecto, los investigadores de Durham sostienen que estos dichos objetos podrían ser un subconjunto de la población débil de galaxias satélites que, según sus predicciones, deberían existir.

«Si la población de satélites muy débiles que estamos prediciendo se descubre con los nuevos datos, sería un éxito notable de la teoría LCDM de la formación de galaxias», afirma el co-investigador Carlos Frenk, también del Instituto de Cosmología Computacional de la Universidad de Durham. «Y también proporcionaría una clara ilustración del poder de la física y las matemáticas. Usando las leyes de la física, resueltas usando un gran superordenador, y el modelado matemático, podemos hacer predicciones precisas que los astrónomos, equipados con nuevos y potentes telescopios, pueden probar. ¡No hay nada mejor que esto!»