Imagen de NGC 1052-DF2 captada por el Hubble. Unos astrónomos concluyeron que está a unos 65 millones de años luz, ahora se propone que está a 39 millones de años luz
Imagen de NGC 1052-DF2 captada por el Hubble. Unos astrónomos concluyeron que está a unos 65 millones de años luz, ahora se propone que está a 39 millones de años luz - ESA/Hubble

Científicos españoles resuelven el misterio de la galaxia sin materia oscura

Han concluido que la galaxia NGC 1052-DF2 sí que la tiene y que se consideró que no era así porque se cometieron errores al calcular a qué distancia está. Esto implicaría que ninguna galaxia conocida carece de materia oscura

MADRIDActualizado:

Hace un año escribíamos en este periódico acerca de un avance excepcional: el del descubrimiento de la primera galaxia sin materia oscura. Astrofísicos de la Universidad de Yale publicaban un artículo en Nature en el que revelaban cómo una galaxia lejana, de nombre NGC 1052-DF2, parece contradecir los modelos de formación de todas las galaxias que conocemos: suponemos que se forman porque el gas primordial, principalmente hecho de hidrógeno procedente del Big Bang, se concentra en ciertos puntos gracias al tirón gravitacional de la materia oscura. ¿Qué es esta materia oscura? Teóricamente, una fracción de la materia del Universo que es invisible pero esencial para explicar la velocidad y naturaleza de las galaxias. Sin ella, la Relatividad no puede explicar por qué existe algo como la Vía Láctea, ni por qué el gas se apelmaza en el espacio-tiempo y da lugar a todo lo que vemos.

Por este motivo, claro está, encontrar una galaxia que parece no tener materia oscura es algo tan extraordinario como descubrir un planeta en el que la gravedad tira hacia arriba en vez de hacia abajo. Y más cuando los mismos investigadores que hallaron la primera galaxia sin materia oscura publicaron un segundo artículo, en The Astrophysical Journal Letters, en el que aseguraban haber hallado una segunda galaxia con estas características, usando el mismo método. Pero lo mejor de la ciencia es que cualquier cosa que se dice se puede rebatir por medio de experimentos. Por eso, un grupo de científicos del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) acaba de publicar un artículo en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS) en el que contradicen lo sostenido por los investigadores de Yale: no es que la galaxia NGC 1052-DF2 no tenga materia oscura; es que su método les ha llevado a medir erróneamente a qué distancia está.

«Encontrar una galaxia sin materia oscura nos hace replantearnos todo el paradigma», ha explicado a ABC Ignacio Trujillo, primer autor del estudio. «Por eso, cuando conocimos este descubrimiento, muchos astrónomos comenzamos a estudiar las propiedades de esta galaxia. Nosotros hemos detectado que hay un problema al medir la distancia a la que se encuentra. Y si esto ocurre, se producen resultados anómalos».

La galaxia ultra difusa [KKS2000]04 (NGC1052-DF2), en la constelación de Cetus, hasta ahora considerada una galaxia sin materia oscura
La galaxia ultra difusa [KKS2000]04 (NGC1052-DF2), en la constelación de Cetus, hasta ahora considerada una galaxia sin materia oscura - Trujillo et al.

En concreto, si los investigadores de Yale, dirigidos por Pieter van Dokhum, calcularon que la galaxia NGC 1052-DF2 se encuentra a 20 megaparsecs (Mpc) de distancia, es decir, unos 65 millones de años luz, la investigación dirigida por Trujillo sitúa su distancia en 12 Mpc, o sea, cerca de 39 millones de años luz. Lo más interesante es que la segunda posibilidad implica que la galaxia sí que tiene materia oscura: de hecho, tendría 20 veces más materia oscura que materia visible, en forma de estrellas y gas.

La importancia de calcular distancias

¿Por qué existen estas discrepancias? Puede parecer absurdo, pero cuando un telescopio se adentra en las tinieblas del cielo nocturno resulta muy difícil saber a qué distancia está lo que se observa. ¿Es ese pegote de grumos que vemos un cúmulo estelar de la Vía Láctea o una galaxia lejana? ¿Aquello que hay detrás de una nube de gas intergaláctico es una galaxia enana o una inmensa galaxia espiral? De hecho, el intento de calcular las distancias astronómicas es uno de los mayores problemas a los que se enfrenta esta disciplina. Sin las distancias, resulta difícil saber qué tamaño tienen las cosas, cuál es su luminosidad y, en definitiva, cuál es su naturaleza.

Por eso no sorprende que los astrónomos se afanen en crear métodos, de eficacia probada, con los que saber cuán lejos están las cosas que vemos en el cielo. Uno de sus favoritos se basa en las candelas estándar. Estas son objetos, como estrellas variables, cuyo comportamiento es tan predecible como para hacer que si vemos una, automáticamente podamos saber a qué distancia está. Por ejemplo, si observamos una supernova de tipo Ia, analizar su luz nos permite estimar a qué distancia se encuentra ella y su entorno. Por ello, las candelas son como faros que nos permiten saber a qué distancia está lo que vemos.

Si el equipo de Pieter van Dokhum empleó un método conocido como técnica de fluctuación del brillo de superficie, en esta ocasión, el equipo de Ignacio Trujillo ha empleado cinco métodos diferentes para estimar la distancia a la galaxia NGC 1052-DF2. Entre otras cosas, han tenido en cuenta el brillo y el tamaño de los cúmulos globulares, han comparado lo que sabemos con lo observado, por medio de modelos, y, sobre todo, han empleado unas estrellas como candelas estándar, las RGB o «Red Giant Branch». Esto ha sido posible por dos motivos: porque cuando las RGB alcanzan su máximo brillo, se pueden usar como candelas estándar, y porque los espejos del telescopio espacial Hubble están ahí para examinarlas.

¿Es esta una galaxia extraordinaria?

«El método empleado por estos investigadores se basa en calibraciones hechas para galaxias muy masivas», ha explicado Trujillo, para referirse a los cálculos de Dokhum y compañía. «Pero esta galaxia es muy difusa, casi transparente, así que nosotros planteamos la posibilidad de que la medida de distancia fuera errónea. Revisamos la técnica y vimos que no se puede aplicar para este tipo de galaxias, porque produce resultados anómalos, según lo que nos dicen cuatro indicadores diferentes».

Con las diferentes estimaciones para la distancia de la galaxia NGC 1052-DF2 todo cambia. Según los cálculos de Pieter van Dokhum, este objeto es una galaxia ultradifusa, caracterizada por tener una masa muy baja y mucha luminosidad (procedente una masa excepcionalmente alta de estrellas), lo que es compatible con la ausencia de materia oscura. Pero si damos por buenos los cálculos de Trujillo, este objeto pasa a ser una galaxia totalmente ordinaria, con menos masa estelar. De hecho, entraría a formar parte de la categoría de las galaxias enanas, que constituyen la inmensa mayoría de las galaxias del Universo observable.

Por lo que se ha visto hasta el momento, resulta que la mayor parte de las galaxias son galaxias enanas que, más o menos, tienen 100 veces más masa en forma de materia oscura que masa en forma de estrellas y gas. Curiosamente, las galaxias gigantes, como la Vía Láctea, parecen tener menor proporción de materia oscura: la nuestra tiene 10 veces más materia oscura que materia convencional.

La segunda galaxia, ¿también descartada?

El equipo de Pieter van Dokhum concluyó que la galaxia NGC 1052-DF2 tenía una proporción de materia oscura frente a materia ordinaria de uno a uno o de incluso cero a uno, lo que es una relación anómalamente baja de materia oscura. Y ya en abril de este año, estos investigadores informaron de la existencia de una segunda galaxia sin materia oscura, situada en una zona del cielo similar, y después de usar la misma metodología.

El equipo de Trujillo también ha examinado este caso. Y, aunque faltan unas semanas para que su artículo sea aceptado (o no) para ser publicado, ya ha adelantado a este periódico que han obtenido los mismos resultados: según sus conclusiones, los investigadores de la universidad de Yale han vuelto a cometer un error al estimar la distancia a esa galaxia.

Ahora que Trujillo ha publicado sus resultados, otros astrofísicos podrán observar la misteriosa galaxia NGC 1052-DF2, repetir sus observaciones y tratar de extraer sus conclusiones. Cuando este asunto ya haya caído en el olvido mediático, los astrónomos probablemente confirmarán que esta galaxia sí que tiene materia oscura. Quizás, sin embargo, se confirme que estos objetos no tienen materia oscura. Entonces, los científicos tendrán que buscar nuevos modelos para explicar lo que observan en el cielo.