Enanas de marea

Como os podéis imaginar no podemos comprobar en un laboratorio la veracidad de las teorías e hipótesis con las que trabajamos en astrofísica. ¡Necesitaríamos laboratorios tan grandes como todo el Universo y miles de millones de años para corroborar algunas de nuestras ideas! Es mediante simulaciones como los astrónomos saciamos nuestra sed experimental. En ellas introducimos las leyes físicas que deben regir los fenómenos a estudiar, los cuerpos que queremos que interactúen y las condiciones iniciales apropiadas. Comparando estas simulaciones con lo que vemos a nuestro alrededor podemos dar validez a dichas teorías. 

Estructura a gran escala del Universo predicha por el modelo de
materia oscura fría. Crédito: American Museum of Natural History

La teoría hoy día más aceptada de Universo es aquella que nos dice que todo comenzó con el Big Bang y que éste está dominado por materia oscura fría y energía oscura. Al principio se empieza a agrupar la materia oscura formando halos (masivos) y sub-halos (menos masivos). Dentro de estos halos y sub-halos se forman las primeras estrellas (materia bariónica, materia que vemos) y así los primeros cúmulos estelares y galaxias enanas. Es por la fusión de estas estructuras que se forman halos de materia oscura más y más grandes así como las galaxias masivas que vemos en el Universo, como nuestra Vía Láctea. Además, tal y como predicen las simulaciones, la Vía Láctea no está aislada, sino rodeada por un conjunto de galaxias enanas que llamamos satélites. Evidentemente NO vemos la materia oscura que rodea estos satélites, que además es difícil de detectar, pero parece lógico pensar que las galaxias satélites que vemos no son más que la componente visible de los sub-halos de materia oscura y que por lo tanto, hay materia oscura a su alrededor, ¿verdad? De hecho, esto es algo que se puede corroborar mediante observaciones (curva de rotación, dispersión de velocidades, etc). Pues bien, aquí viene el problema que hoy nos ocupa: ¿qué nos dicen las simulaciones sobre la distribución y movimiento de las galaxias satélite? ¿Se encuentran en acuerdo con lo que observamos?

Según modernas simulaciones debería haber satélites por todos sitios y viniendo de todas direcciones (isotropía). Sin embargo, algunos trabajos centrados en la Vía Láctea, Andrómeda (M31) y, recientemente, en CentauroA muestran que esto no es así, que parece existir un plano preferido en el que las galaxias satélite de estos tres sistemas se encuentran y que además rotan de manera ordenada (como los planetas alrededor del Sol).  ¿Sugiere esto que la teoría aceptada no es correcta y que necesitamos otras explicaciones más exóticas? Bueno, es posible que sí, pero el modelo de materia oscura fría tiene solución para esto: enanas de marea (tidal dwarfs).

Colas de marea de gas (azul) y dos posibles enanas de marea (círculos
blancos) alrededor de NGC7252. Crédito: Bournaud et al. 2009.

Hemos dicho antes que galaxias como la Vía Láctea y M31 han crecido y obtenido las características actuales gracias a la fusión de estructuras más pequeñas. ¿Qué sucede si en uno de estos choques tenemos un sistema rico en gas? Entonces se generan las conocidas como colas de marea (ver imagen) y dentro de éstas se pueden formar también galaxias enanas estables. Estas "enanas de marea", al contrario que las galaxias enanas de las que hemos hablado hasta ahora, no estarían rodeadas de materia oscura, porque se habrían formado de manera diferente, y por lo tanto NO seguirían la distribución predicha por la teoría, sino que se encontrarían distribuidas en un plano y con una rotación ordenada. Vamos, lo que estamos viendo en la Vía Láctea, M31 y CentauroA. ¿Serán efectivamente enanas de marea los satélites que observamos en rotación ordenada? ¿Será ésta otra de las tantas pruebas a superar por el modelo de materia oscura fría? Solo el tiempo y más investigaciones nos darán la respuesta.

Para más información:
1- "The great disk of Milky-Way satellites and cosmological sub-structures", 2005, Kroupa, P. et al. A&A, Vol. 431, 517-521.
2- "A vast, thin plane of corotating dwarf galaxies orbiting the Andromeda galaxy", 2013, Ibata, R.A. et al, Nature, Vol. 493, issue 7430.
3- "A whirling plane of satellite galaxies around Centaurus A challenges cold dark matter cosmology", 2018, Müller, O. et al. Science, Vol. 359, issue 6375.
4- "Tidal dwarf galaxies in cosmological simulations", 2018, Ploeckinger, S. et al., MNRAS, 474, 58.