La materia oscura afecta a la edad y el aspecto de las galaxias

Canarias ha puesto patas arriba el paradigma cosmológico que regía el estudio de las galaxias. Lo ha hecho tras medir la influencia de la oscuridad que recubre estas estructuras formada por estrellas, gas y planetas. Y es que un grupo de investigación del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) ha logrado calcular, por primera vez, la influencia que tienen los halos de materia oscura en la formación de las galaxias, concluyendo que esta nube de oscuridad tiene impactos notables en la edad y la forma que adquieren estas estructuras cósmicas a lo largo de su vida. 

Este estudio, publicado en la prestigiosa revista Nature Astronomy, pone de manifiesto que ese halo de materia oscura –que se encuentra alrededor de todas las galaxias– tiene, por tanto, un papel mucho más destacable del que se pensaba en la evolución del universo. "Hasta ahora se medía la masa de las galaxias tan solo teniendo en cuenta su masa estelar", narra la astrofísica Laura Scholz, que lidera este trabajo. 

Este trabajo sugiere que estas mediciones, que han sido las más utilizadas hasta la fecha por la astrofísica para conocer los datos más importantes de la galaxias –como su edad o su forma–, podrían ser erradas al haber subestimado el impacto real de la materia oscura.

"Nuestros cálculos muestran que los halos de materia oscura tienen influencia en las propiedades de las galaxias", revela Scholz, que anima a sus colegas a realizar nuevos cálculos teniendo esto en cuenta. "Para entender la formación de las galaxias, no podemos solo tener en cuenta las propiedades que observamos", insiste. Y es que, como han encontrado, esta gran nube de oscuridad afecta a la edad, el contenido en metales, el momento angular, la morfología y hasta el ritmo en el que se forman nuevas estrellas en la galaxia. 

Los resultados de este trabajo vienen a resolver un antiguo debate científico que, debido a la falta de estudios observacionales, no podía cerrarse. No en vano, los investigadores del IAC han conseguido un hito sin precedentes por una simple razón: la materia oscura no se ve. 

"Sabíamos que la materia oscura tenía una influencia evidente en las galaxias, porque podemos medirla, pero no en la evolución de las galaxias", explica la investigadora, que destaca que, era "algo que se había postulado", pero no existía ninguna herramienta que permitiera corroborar lo que ya intuían algunas de estas teorías mientras otras la descartaban . 

Este halo de oscuridad afecta también al ritmo en el que se forman nuevas estrellas

Para poder estudiar el efecto de la materia oscura el equipo se ha centrado en la diferencia entre la masa estelar de una galaxia y la que se puede inferir de su rotación, denominada masa total dinámica. 

"Hemos visto que en galaxias con igual masa estelar, sus poblaciones estelares se comportan distinto dependiendo de si su halo tiene más o menos materia oscura", añade, por su parte, Ignacio Martín, investigador de IAC y coautor de este estudio. 

Para los investigadores esta revelación suponía un signo claro de que "la evolución de una galaxia, desde que se forma hasta la actualidad, está modulada por el halo de materia oscura en el que está contenida".

 "Si hay un halo más o menos masivo, la evolución de la galaxia va a ser distinta en el tiempo, y eso se ve reflejado en las propiedades de las estrellas que la habitan", insiste Martín.  

El efecto de esta materia oscura en las galaxias tiene que ver con sus propiedades gravitacionales. "Por eso las estrellas se mueven de esta forma", remarca Scholz.

Tras el éxito que ha tenido esta investigación realizada desde Canarias, el equipo de investigación ya está planteando cuáles serán sus siguientes pasos. En concreto,  planea medir las poblaciones estelares a distintas distancias del centro galáctico y comprobar si esta dependencia entre el halo de materia oscura y las propiedades de sus estrellas es tan fuerte en lo largo y ancho de todo su radio. En un futuro, los investigadores no descartan que todos estos hallazgos mejoren la comprensión de la influencia de la materia oscura a la escala de todo el Universo.

Una conexión a gran escala

"Estos halos están conectados unos con otros en unas estructuras filamentosas que se denominan red cósmica, por lo que probablemente su influencia trascienda las galaxias", insiste  la investigadora. "Parece que la masa de los halos está modulando las propiedades de las galaxias, pero podría ser el resultado de la posición que los halos ocupan dentro de la red cósmica", revela. Por esta razón, en los próximos años quieren "ver el efecto de esta estructura a gran escala en el contexto de lo que estamos estudiando". 

Este estudio se ha centrado en 260 galaxias del cartografiado Califa (Calar Alto Legacy Integral Field Area), un proyecto internacional el que el Instituto de Astrofísica de Canarias participa activamente bajo la coordinación de Jesús Falcón, también coautor del artículo. "Este sondeo proporciona información espectral y abarca una cobertura espacial de galaxias sin precedentes", asegura el investigador del IAC y la Universidad de La Laguna (ULL). 

Estas galaxias fueron observadas con una configuración de alta resolución con el objetivo de "obtener medidas detalladas de sus propiedades cinemáticas, lo que ha permitido hacer un estudio preciso del movimiento de sus estrellas e inferir la distribución de masas total de las galaxias", tal y como recuerda Falcón. 

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