07 Ene Hubble descubre una nube de materia oscura sin estrellas

Un equipo de astrónomos que utiliza el Telescopio Espacial Hubble ha descubierto un nuevo tipo de objeto astronómico apodado “Cloud-9”. Se trata de una nube de materia oscura rica en gas y sin estrellas, considerada un “reliquia” o remanente de la formación temprana de galaxias.

Esta es la primera detección confirmada de un objeto de este tipo en el Universo. El hallazgo amplía la comprensión sobre la formación de galaxias, el Universo primitivo y la propia naturaleza de la materia oscura.

“Esta es la historia de una galaxia fallida”, afirma el investigador principal del programa, Alejandro Benítez-Llambay, de la Universidad Milano-Bicocca en Milán, Italia. “En ciencia, generalmente aprendemos más de los fracasos que de los éxitos. En este caso, no ver estrellas en esta nube de materia oscura es lo que confirma que la teoría es correcta. Nos indica que hemos encontrado en el Universo local un bloque primordial de construcción de una galaxia que no se ha formado.”

“Esta nube de materia oscura es una ventana al Universo oscuro”, explica Andrew Fox, miembro del equipo de AURA/STScI para la Agencia Espacial Europea. “Sabemos por la teoría que se espera que la mayor parte de la masa del Universo sea materia oscura, pero es difícil detectar este material porque no emite luz. Cloud-9 nos brinda una rara oportunidad de observar una nube de materia oscura.”

¿Qué es un RELHIC?

El objeto se llama Nube HI Limitada por Reionización, o “RELHIC”. El término “HI” se refiere al hidrógeno neutro. Este acrónimo describe una nube natal de hidrógeno de los primeros días del Universo, un fósil que no ha formado estrellas.

Durante años, los científicos han buscado evidencias de un objeto teórico de este tipo. Sin embargo, fue al apuntar Hubble hacia esta nube de materia oscura, confirmando que efectivamente no tiene estrellas, cuando se ha encontrado por fin respaldo para esta teoría.

“Antes de usar Hubble, se podía argumentar que esto era una débil galaxia enana que no podíamos ver con telescopios terrestres. Simplemente, no tenían la sensibilidad suficiente para detectar las estrellas”, explica Gagandeep Anand, del STScI. “Pero con la Cámara Avanzada para Sondeos de Hubble, podemos asegurar que allí no hay nada, ni una sola estrella en esta nube de materia oscura.”

El descubrimiento de esta nube reliquia fue toda una sorpresa.

“Entre nuestros vecinos galácticos, puede haber algunas «casas abandonadas» por ahí”, dice Rachael Beaton, del STScI y también integrante del equipo de investigación.

Una galaxia fallida llamada Cloud-9

Se cree que las RELHIC son nubes de materia oscura que no pudieron acumular suficiente gas para formar estrellas. Representan una ventana a las etapas tempranas de la formación de galaxias.

Nubes como Cloud-9 apuntan a la existencia de muchas otras estructuras pequeñas dominadas por materia oscura en el Universo: otras galaxias fallidas.

Este descubrimiento ofrece nuevas perspectivas sobre los componentes oscuros del Universo. Estos son difíciles de estudiar mediante observaciones tradicionales que se centran únicamente en objetos brillantes, como estrellas y galaxias.

Los científicos han estudiado nubes de materia oscura cercanas a la Vía Láctea durante muchos años. Estas nubes, sin embargo, tienden a ser mucho más grandes e irregulares que Cloud-9.

Comparada con otras nubes observadas, Cloud-9 es más pequeña, compacta y altamente esférica, lo que la hace muy diferente a las demás.

El núcleo de este objeto está compuesto de hidrógeno neutro y tiene un diámetro de aproximadamente 4.900 años luz. El gas de hidrógeno en Cloud-9 tiene una masa cercana a un millón de veces la del Sol.

Pero en Cloud-9 la presión del gas tiene que equilibrar la gravedad de la nube de materia oscura. Esto significa que debe estar fuertemente dominada por materia oscura, equivalente a unos 5.000 millones de masas solares.

Cloud-9 es un ejemplo de las estructuras y misterios que no involucran estrellas.

Solo observar estrellas no da la imagen completa. Estudiar el gas y la materia oscura permite entender de manera más completa lo que ocurre en estos sistemas que de otro modo permanecería oculto.

Una «reliquia» sin estrellas

Observacionalmente, identificar estas galaxias fallidas es un desafío, ya que los objetos cercanos las eclipsan.

La imagen de la izquierda muestra la ubicación de Cloud-9, una nube de materia oscura que se encuentra a 14 millones de años luz de la Tierra. La región difusa en color magenta corresponde a datos de emisiones de radio obtenidos con el Very Large Array (VLA), que revelan la presencia de la nube. El círculo discontinuo marca el pico de la emisión de radio, que es donde los investigadores centraron su búsqueda de estrellas.

Estos sistemas también son vulnerables a efectos ambientales, como el arrastre por presión. Este efecto puede provocar la pérdida de gas a medida que la nube de materia oscura se desplaza por el espacio intergaláctico. Estos factores reducen aún más su número esperado.

Esta reliquia sin estrellas fue descubierta hace tres años como parte de un sondeo de emisiones de radio realizado por el telescopio esférico de 500 m de apertura (FAST) en Guizhou, China.

El hallazgo fue luego confirmado por el Green Bank Telescope y el Very Large Array en Estados Unidos.

Pero solo con Hubble los investigadores pudieron determinar de manera definitiva que la galaxia fallida no contiene estrellas, confirmando que efectivamente se trataba de una nube de materia oscura.

¿Podría Cloud-9 convertirse en una galaxia?

Cloud-9 recibió su nombre de manera secuencial, al ser la novena nube de materia oscura identificada en los alrededores de una galaxia espiral cercana, Messier 94 (M94), con la que parece tener una asociación física.

Datos de emisiones de radio de alta resolución muestran ligeras distorsiones del gas, lo que indica que puede haber interacción entre la nube y la galaxia.

La nube podría llegar a formar una galaxia en el futuro, siempre que aumente su masa, si bien el mecanismo necesario para que esto suceda es aún objeto de especulación.

Si Cloud-9 fuera mucho más masiva, por ejemplo, más de 5.000 millones de veces la masa del Sol, colapsaría, formaría estrellas y se convertiría en una galaxia similar a cualquiera de las que vemos.

Si Cloud-9 fuera mucho menos masiva, el gas podría dispersarse e ionizarse y no quedaría casi nada. sin embargo, actualmente se encuentra en un punto óptimo, donde puede permanecer como RELHIC.

Una ventana única

La ausencia de estrellas en esta nube de materia oscura proporciona una ventana única para el estudio de las propiedades intrínsecas de este tipo de objetos.

La rareza de estas nubes de materia oscura y el potencial de futuros sondeos se espera que aumenten el descubrimiento de más de estas “galaxias fallidas” o “reliquias”, ofreciendo nuevos conocimientos sobre el Universo temprano y la física de la materia oscura.

Fuente: Hubble examines Cloud-9, first of new type of object