La gravedad de la Vía Láctea puede imitar las huellas de la materia oscura

Las corrientes estelares —largas y delgadas concentraciones de estrellas que quedan cuando un cúmulo o una galaxia satélite se desintegra bajo la gravedad de otra galaxia— suelen considerarse detectores sensibles de materia oscura. La idea es que un subhalo de materia oscura que pase cerca puede perturbar su trayectoria y dejar brechas o deformaciones visibles.

Pero un nuevo estudio de la Universidad de Washington introduce una importante cautela. Publicado el 27 de agosto en The Astrophysical Journal, el trabajo muestra que la materia ordinaria de la Vía Láctea y su campo gravitatorio irregular pueden producir muchas de esas mismas señales. 6

El resultado no invalida las corrientes estelares como herramientas para estudiar la materia oscura. Lo que hace es establecer una línea de base: antes de atribuir una irregularidad a una estructura invisible, los astrónomos deben calcular cuánto de ella puede generar la propia galaxia.

Una prueba sin subhalos de materia oscura

Para aislar el efecto de la galaxia anfitriona, los investigadores simularon cuatro galaxias con masas y estructuras parecidas a las de la Vía Láctea, excluyendo deliberadamente los grumos o subhalos de materia oscura. Después colocaron unas 15.000 corrientes estelares en esos entornos y dejaron evolucionar los sistemas durante 5.000 millones de años simulados.

El diseño respondía a una pregunta concreta: ¿qué puede hacer la gravedad de una galaxia por sí sola a una corriente estelar, incluso sin encuentros con subhalos de materia oscura?

Casi todas las corrientes acabaron deformadas

La respuesta fue contundente. Casi todas las corrientes simuladas desarrollaron irregularidades, entre ellas:

• brechas;
• quiebres, curvas y cambios bruscos de dirección;
• extensiones y ramificaciones; y
• grumos u otras desviaciones respecto de un rastro estelar uniforme. 6

Según los resultados comunicados por el estudio, solo alrededor del 1 % de las corrientes permaneció perfectamente liso. 6 Por tanto, encontrar una corriente irregular no basta para concluir que un subhalo de materia oscura la atravesó.

La principal fuente de las deformaciones fue el disco estelar no uniforme de la galaxia anfitriona. Cuando una corriente cruzaba regiones más densas, se desplazaba por un paisaje gravitatorio cambiante. Esa atracción desigual podía doblarla, estirarla y desgarrarla, creando estructuras parecidas a las que se esperan tras el paso de un subhalo. 6

Una línea de base, no una refutación

El estudio cambia la manera de interpretar las pruebas basadas en corrientes estelares, pero no elimina su valor. Una brecha o un quiebre todavía podría deberse a un subhalo de materia oscura; la diferencia es que ahora esa posibilidad debe compararse con las perturbaciones que la propia Vía Láctea puede producir.

Al ejecutar una simulación sin subhalos, los investigadores crearon un caso de control para medir los efectos de la galaxia anfitriona. Las simulaciones futuras podrán utilizarlo como referencia y buscar qué rasgos aparecen con mayor frecuencia —o adoptan formas diferentes— cuando se incorporan subhalos de materia oscura. 6

La comparación es esencial. Sin ella, existe el riesgo de contar falsos positivos: deformaciones normales causadas por la dinámica galáctica que se interpretarían erróneamente como pruebas de estructuras invisibles.

Qué puede aportar el Observatorio Rubin

El Observatorio Vera C. Rubin, cuyo telescopio de exploración Simonyi está diseñado para estudiar el cielo con gran profundidad y amplitud, podría revelar muchas más corrientes estelares débiles y ofrecer mapas más detallados de sus estructuras. Una muestra observacional mayor permitiría comparar las corrientes reales con simulaciones que modelen por separado la gravedad de la Vía Láctea y los subhalos de materia oscura. 6

El siguiente paso, por tanto, no es abandonar las corrientes estelares, sino hacer que el método sea más preciso. La combinación de simulaciones realistas de la galaxia anfitriona, modelos que incluyan subhalos y el creciente inventario de corrientes del Rubin podría ayudar a determinar qué irregularidades son consecuencias normales de la dinámica galáctica y cuáles podrían apuntar realmente a la materia oscura.