13 de enero de 2010
Katy Brooks
Por más de dos décadas, la teoría de la materia oscura fría ha sido usada por los cosmólogos para explicar cómo el Universo liso, nacido del big bang hace más de 13 mil millones de años, evolucionó en una red cósmica filamentosa y rica en galaxias como lo vemos hoy.
Había sólo un problema: la teoría sugería que la mayoría de las galaxias deberían tener más estrellas y materia oscura en sus centros que la que en realidad tienen. El problema es más pronunciado para las galaxias enanas, las galaxias más comunes en nuestra vecindad celeste. Cada una contiene menos del 1% de estrellas que las grandes galaxias como la Vía Láctea.
Ahora, un equipo internacional de investigación, liderado por un astrónomo de la Universidad de Washington (UW), reporta en la edición de Nature del 14 de enero de 2010, que resolvió el problema usando millones de horas en supercomputadoras para correr simulaciones de formación de galaxias (1 millón de horas es más de 100 años). Las simulaciones produjeron galaxias enanas mucho más parecidas a aquéllas observadas hoy por satélites y grandes telescopios en todo el mundo.
“La mayoría de los trabajos previos incluían sólo una simple descripción de cómo y dónde se formaban las estrellas en las galaxias, o una formación estelar completamente desordenada”, dijo Fabio Governato, profesor de astronomía asociado a la investigación en la UW y autor líder del artículo de Nature.
“En lugar de eso, realizamos nuevas simulaciones por computadora, corriendo en varias instalaciones de supercomputadoras nacionales, e incluimos una mejor descripción de cómo y dónde ocurre la formación de estrellas en las galaxias”.
Las simulaciones mostraron que a medida que la mayoría de las nuevas estrellas más masivas explotaron como supernovas, las explosiones generaron enormes vientos que barrieron grandes cantidades de gas del centro de lo que se convertirían en galaxias enanas, impidiendo que se formen millones de nuevas estrellas.
Con tanta cantidad de masa de repente removida del centro de la galaxia, la fuerza de gravedad sobre la materia oscura disminuyó y la materia oscura pudo escapar, dijo Governato. Es similar a lo que pasaría si el Sol de repente desapareciera y la pérdida de su fuerza gravitacional permitiera a la Tierra escapar al espacio.
Las explosiones cósmicas demostraron ser la pieza perdida del rompecabezas y al agregarlas en las simulaciones generaron la formación de galaxias con densidades substancialmente más bajas en sus núcleos, aproximándose a las propiedades observadas en las galaxias enanas.
“La teoría de la materia oscura fría trabaja asombrosamente bien diciéndonos dónde, cuándo y cómo deberían formarse muchas de las galaxias”, dijo Governato. “Lo que hemos encontrado es una mejor descripción de los procesos que sabemos pasaron en el Universo real, resultando en simulaciones más precisas”.
La teoría de la materia oscura fría, por primera vez anticipada a mediados de la década de 19 80, sostiene que la mayoría de la materia del Universo – tanto como el 75% – está hecha de material “oscuro” que no interactúa con electrones y protones y así no puede ser observada a través de la radiación electromagnética. El término “fría” significa que inmediatamente después del big bang estas partículas de materia oscura tienen velocidades mucho más bajas que la velocidad de la luz.
En la teoría de la materia oscura fría, las estructuras más pequeñas se formaron primero, luego se fusionaron para formar halos más masivos y, finalmente, se formaron galaxias dentro de los halos.
Los coautores del artículo de Nature son Chris Brook, del Instituto Jeremiah Horrocks, en el Reino Unido; Lucio Mayer, del Instituto para la Astronomía y el Instituto para la Física Teórica, en Suiza; Alyson Brooks, del Instituto de Tecnología de California; George Rhee, de la Universidad de Nevada; James Wadsley y Gregory Stinson, de la Universidad McMaster en Canadá; Patrik Jonsson y Piero Madau, de la Universidad de California, en Santa Cruz; Beth Willman, del Haverford College en Pennsylvania y Thomas R. Quinn, de la UW.
La investigación fue financiada por la NASA y la Fundación Nacional de Ciencias, y fue dirigida usando las instalaciones de la División de Supercomputadoras Avanzadas de la NASA, el Centro de Computación de la Universidad de Washington, el Centro de Supercomputadoras de la Región Ártica en Alaska y la supercomputadora TeraGrid coordinada a través del Grupo de Infraestructura Grid, de la Universidad de Chicago.
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Etiquetas: formación estelar, galaxias
