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(noticias nanowerk) Aunque la materia oscura constituye el 27% del universo, los astrónomos no han podido observarla directamente.
Ahora en un nuevo estudio (La revista astrofísica«Perspectivas para la detección de brechas en corrientes estelares de cúmulos globulares en galaxias externas con el telescopio espacial Nancy Grace Roman»), un equipo internacional de investigadores, incluidos astrofísicos de la Universidad Northwestern, ha descubierto que las próximas imágenes del telescopio espacial Nancy Grace Roman de la NASA (lanzamiento previsto para mayo 2027) podría contener pistas importantes para comprender el material esquivo.
En la búsqueda de materia oscura, algunos astrofísicos se han centrado anteriormente en los huecos en las corrientes de estrellas, zonas donde las estructuras son tan delgadas que es posible detectar perturbaciones causadas por acumulaciones de materia oscura. Pero hasta ahora los astrónomos sólo han estudiado estos huecos en la Vía Láctea. A medida que el Telescopio Espacial Romano capture imágenes de nuestra vecina galaxia de Andrómeda, los investigadores ampliarán significativamente su creciente muestra de delgadas corrientes estelares, lo que potencialmente conducirá a más información sobre las propiedades concretas de la materia oscura.
«Hay corrientes de estrellas en nuestra propia galaxia donde vemos espacios que pueden deberse a la materia oscura», dijo Tjitske Starkenburg de Northwestern, coautor del estudio. “Pero estas brechas también pueden surgir de otras maneras. Nuestro nuevo estudio sugiere que también podemos observar estas brechas en galaxias cercanas distintas a la nuestra. Esto nos dará mejores estadísticas sobre estas brechas, lo que en última instancia nos ayudará a comprender mejor la posible existencia y propiedades de los grupos de materia oscura”.
Starkenburg es investigador asociado en el Centro Noroeste de Exploración e Investigación Interdisciplinaria en Astrofísica (CIERA). Christian Aganze, investigador postdoctoral de la Universidad de Stanford, es el autor principal del estudio.
La materia oscura, que se considera partículas, aún no se puede observar directamente porque no emite, refleja, refracta ni absorbe luz. Como nadie puede verlo, los investigadores deben buscar otras pistas para determinar si realmente está allí.
«Vemos el efecto de la materia oscura en las galaxias», dijo Aganze. “Por ejemplo, cuando modelamos cómo giran las galaxias, necesitamos masa adicional para explicar su rotación. La materia oscura podría proporcionar esta masa faltante”.
Los astrónomos confían particularmente en que pueden estar ocultas pistas en las corrientes alargadas de estrellas que cuelgan de los cúmulos globulares, grupos estrechamente conectados de decenas a millones de estrellas. Los investigadores dicen que los grupos de materia oscura pueden atravesar corrientes de estrellas y crear espacios. Al estudiar estas lagunas, los astrónomos esperan descubrir signos de materia oscura.
«La razón por la que estos flujos son los más interesantes para observar los efectos de estos grupos de materia oscura es doble», dijo Starkenburg. “En primer lugar, estas corrientes “viven” en las regiones más exteriores de una galaxia, donde por lo demás hay muy poca estructura. Y en segundo lugar, estas corrientes son inherentemente muy delgadas porque se formaron a partir de densos cúmulos de estrellas, lo que significa que es mucho más fácil detectar brechas o perturbaciones».
Hasta la fecha, los telescopios espaciales y terrestres existentes han limitado la búsqueda a un pequeño número de corrientes de cúmulos globulares dentro de la Vía Láctea. Pero el Telescopio Espacial Romano, que estará a 1 millón de millas de la Tierra, permitirá a los astrónomos buscar galaxias cercanas en busca de corrientes de cúmulos globulares por primera vez. El Wide Field Instrument de Roman tiene 18 detectores que producen imágenes 200 veces más grandes que las de la cámara de infrarrojo cercano del Telescopio Espacial Hubble, y con una resolución ligeramente mayor.
En el nuevo estudio, Starkenburg, Aganze y sus colaboradores simularon corrientes de estrellas, las hicieron interactuar con grupos de materia oscura para crear espacios y luego hicieron observaciones simuladas de estos espacios. Al final, el equipo concluyó que estas lagunas deberían ser visibles en las próximas imágenes del Telescopio Espacial Romano. También esperan que el nuevo telescopio proporcione estos datos de manera eficiente en solo una hora de observación.
A su debido tiempo, los investigadores también planean estudiar el halo de materia oscura alrededor de Andrómeda. Si bien los halos de materia oscura rodean a todas las galaxias, incluida la Vía Láctea, los investigadores sospechan que podrían encontrar evidencia de subhalos más pequeños, que es lo que predicen los modelos actuales.
«Esperamos que los subhalos de materia oscura más pequeños interactúen con las corrientes de cúmulos globulares», dijo Starkenburg. “Si estos subhalos están presentes en otras galaxias, predecimos que veremos lagunas en las corrientes de cúmulos globulares, probablemente causadas por estos subhalos. Esto nos dará nueva información sobre la materia oscura, incluida la naturaleza de los halos de materia oscura presentes y sus masas”.
Con financiación del programa de Oportunidades de Participación de Apoyo e Investigación del Telescopio Espacial Nancy Grace Roman de la NASA, Starkenburg ya está sentando las bases para el estudio de la materia oscura como parte de un proyecto relacionado.
«Este equipo planea modelar la formación de cúmulos globulares en corrientes estelares mediante el desarrollo de un marco teórico mucho más detallado», dijo. «Continuaremos prediciendo los orígenes de los cúmulos globulares que se forman actualmente y si estas corrientes serán observables con Roman».
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