Explicación al enigma del espolón y la brecha en una corriente estelar

Físicos han propuesto una solución a un antiguo enigma en torno a la corriente estelar GD-1, conocida por su estructura larga y delgada y sus inusuales características de espolón y brecha.

El equipo de investigadores, dirigido por Hai-Bo Yu en la Universidad de California, Riverside, propone que un "subhalo" de materia oscura autointeractuante (SIDM) que colapsa el núcleo (un halo satélite más pequeño dentro del halo galáctico) es responsable de las peculiares características de espolón y brecha observadas en la corriente estelar GD-1, una de las mejor estudiadas dentro del halo galáctico de la Vía Láctea

Los resultados del estudio aparecen en The Astrophysical Journal Letters, y podrían tener implicaciones significativas para comprender las propiedades de la materia oscura en el universo.

Una corriente estelar es un grupo de estrellas que se mueven colectivamente a lo largo de una trayectoria compartida. Un hueco se refiere a una subdensidad localizada de estrellas a lo largo de la corriente, mientras que un espolón es una sobredensidad de estrellas que se extiende hacia afuera desde el cuerpo principal de la corriente. Dado que la materia oscura gobierna el movimiento de las corrientes estelares, los astrónomos pueden usarlas para rastrear la materia oscura invisible en una galaxia.

El halo galáctico de la Vía Láctea, una región aproximadamente esférica que rodea la galaxia, contiene materia oscura y se extiende más allá del borde visible de la galaxia.

Los astrónomos descubrieron que las características de espolón y hueco de la corriente estelar GD-1 no pueden atribuirse fácilmente a la influencia gravitatoria de cúmulos globulares conocidos o galaxias satélite de la Vía Láctea.

OBJETO PERTURBADOR DESCONOCIDO

Sin embargo, estas características podrían explicarse por un objeto perturbador desconocido, como un subhalo. Pero la densidad del objeto tendría que ser significativamente mayor que la predicha por los subhalos de materia oscura fría (CDM) tradicionales.

"Los subhalos CDM carecen normalmente de la densidad necesaria para producir las características distintivas observadas en la corriente GD-1", explicó Yu, profesor de física y astronomía.

"Sin embargo, nuestra investigación demuestra que un subhalo SIDM en colapso podría alcanzar la densidad necesaria. Un subhalo tan compacto sería lo suficientemente denso como para ejercer la influencia gravitatoria necesaria para explicar las perturbaciones observadas en la corriente GD-1".

Se cree que la materia oscura, que no se puede ver directamente, constituye el 85% de la materia del universo. Su naturaleza no se entiende bien. La CDM, la teoría de la materia oscura predominante, supone que las partículas de materia oscura no colisionan. La SIDM, una forma teórica de materia oscura, propone que las partículas de materia oscura interactúan entre sí a través de una nueva fuerza oscura.

En su estudio, Yu y su equipo utilizaron simulaciones numéricas llamadas simulaciones de N cuerpos para modelar el comportamiento de un subhalo SIDM en colapso.

"Los hallazgos de nuestro equipo ofrecen una nueva explicación para las características de espolón y brecha observadas en GD-1, que durante mucho tiempo se han considerado indicativas de un encuentro cercano con un objeto denso", dijo Yu. "En nuestro escenario, el perturbador es el subhalo SIDM, que altera las distribuciones espaciales y de velocidad de las estrellas en la corriente y crea las características distintivas que vemos en la corriente estelar de GD-1".

Según Yu, el descubrimiento también proporciona información sobre la naturaleza de la propia materia oscura.

"Este trabajo abre una nueva vía prometedora para investigar las propiedades de autointeracción de la materia oscura a través de corrientes estelares", dijo. "Marca un emocionante paso adelante en nuestra comprensión de la materia oscura y la dinámica de la Vía Láctea".