Nuevas simulaciones astronómicas avalan la teoría de la materia oscura

Nuevas simulaciones por computadora respaldan la idea de que la materia oscura -no detectada directamente pero necesaria para explicar varios aspectos del universo observable- existe.

El nuevo trabajo aborda un debate fundamental en astrofísica: ¿es necesario que exista materia oscura invisible para explicar cómo funciona el universo, o pueden los físicos explicar cómo funcionan las cosas basándose únicamente en la materia que podemos observar directamente? Actualmente, muchos físicos creen que debe existir algo parecido a la materia oscura para explicar los movimientos de las estrellas y las galaxias.

"Nuestro artículo muestra cómo podemos utilizar relaciones reales observadas como base para probar dos modelos diferentes para describir el universo", dijo en un comunicado Francisco Mercado, autor principal y reciente doctorado en Física y Astronomía de la Universidad de California Irvine. "Presentamos una prueba poderosa para discriminar entre los dos modelos".

La prueba implicó realizar simulaciones por computadora con ambos tipos de materia (normal y oscura) para explicar la presencia de características intrigantes medidas en galaxias reales. El equipo informó sus resultados en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Las características de las galaxias que encontró el equipo "se espera que aparezcan en un universo con materia oscura, pero serían difíciles de explicar en un universo sin ella", dijo Mercado. "Demostramos que tales características aparecen en observaciones de muchas galaxias reales. Si tomamos estos datos al pie de la letra, esto reafirma la posición del modelo de materia oscura como el que mejor describe el universo en el que vivimos".

Estas características que Mercado observó describen patrones en los movimientos de las estrellas y el gas en las galaxias que parecen sólo posibles en un universo con materia oscura.

"Las galaxias observadas parecen obedecer a una estrecha relación entre la materia que vemos y la materia oscura inferida que detectamos, hasta el punto de que algunos han sugerido que lo que llamamos materia oscura es en realidad evidencia de que nuestra teoría de la gravedad es errónea", dijo el coautor autor James Bullock, profesor de física en la UCI y decano de la Facultad de Ciencias Físicas de la UCI.

"Lo que demostramos es que la materia oscura no sólo predice la relación, sino que para muchas galaxias puede explicar lo que vemos de forma más natural que la gravedad modificada. Estoy aún más convencido de que la materia oscura es el modelo correcto".

Las características también aparecen en observaciones realizadas por los defensores de un universo libre de materia oscura. "Las observaciones que examinamos, las mismas observaciones en las que encontramos estas características, fueron realizadas por partidarios de teorías libres de materia oscura", dijo el coautor Jorge Moreno, profesor asociado de física y astronomía en Pomona College.

"A pesar de su presencia obvia, esa comunidad realizó poco o ningún análisis de estas características. Se necesitaron personas como nosotros, científicos que trabajan tanto con materia regular como con materia oscura, para iniciar la conversación".

Moreno agregó que espera que surja un debate dentro de su comunidad de investigación a raíz del estudio, pero que puede haber espacio para puntos en común, ya que el equipo también descubrió que tales características solo aparecen en sus simulaciones cuando hay materia oscura y materia normal en el universo.

"A medida que las estrellas nacen y mueren, explotan en supernovas, que pueden dar forma a los centros de las galaxias, lo que explica naturalmente la existencia de estas características", dijo Moreno. "En pocas palabras, las características que examinamos en las observaciones requieren tanto la existencia de materia oscura como la incorporación de la física de la materia normal".

Ahora que el modelo de materia oscura del universo parece ser el principal, el siguiente paso, explicó Mercado, es ver si permanece consistente en todo un universo de materia oscura.

"Sería interesante ver si podríamos utilizar esta misma relación para distinguir incluso entre diferentes modelos de materia oscura", dijo Mercado. "Comprender cómo cambia esta relación bajo distintos modelos de materia oscura podría ayudarnos a limitar las propiedades de la propia materia oscura".