La medición de distancia más precisa hasta ahora a la galaxia ultradifusa NGC1052-DF2 (DF2) confirma más allá de cualquier sombra de duda que carece de materia oscura.
La distancia recién medida de 22,1 +/- 1,2 megaparsecs fue obtenida por un equipo internacional de investigadores dirigido por Zili Shen y Pieter van Dokkum de la Universidad de Yale y Shany Danieli, Hubble Fellow de la NASA en el Institute for Advanced Study.
«Determinar una distancia precisa a DF2 ha sido clave para respaldar nuestros resultados anteriores», afirmó Danieli en un comunicado. «La nueva medición informada en este estudio tiene implicaciones cruciales para estimar las propiedades físicas de la galaxia, lo que confirma su falta de materia oscura».
Los resultados, publicados en Astrophysical Journal Letters el 9 de junio de 2021, se basan en 40 órbitas del telescopio espacial Hubble, con imágenes de la Cámara avanzada para encuestas y un análisis TRGB (Tip of the Red Giant Branch), de referencia para medidas tan refinadas.
En 2019, el equipo publicó resultados que miden la distancia a la vecina galaxia ultradifusa NGC1052-DF4 (DF4) basado en 12 órbitas de Hubble y análisis de TRGB, que proporcionaron evidencia convincente de materia oscura faltante. Este método preferido amplía los estudios del equipo de 2018 que se basaron en las «fluctuaciones del brillo de la superficie» para medir la distancia. Ambas galaxias fueron descubiertas con Dragonfly Telephoto Array en el observatorio New Mexico Skies.
«Nos arriesgamos con nuestras observaciones iniciales del Hubble de esta galaxia en 2018», dijo van Dokkum. «Creo que la gente hizo bien en cuestionarlo porque es un resultado tan inusual. Sería bueno si hubiera una explicación simple, como una distancia incorrecta. Pero creo que es más divertido e interesante si en realidad es una galaxia extraña».
Además de confirmar los hallazgos de distancia anteriores, los resultados del Hubble indicaron que las galaxias estaban ubicadas un poco más lejos de lo que se pensaba anteriormente, lo que refuerza el caso de que contienen poca o ninguna materia oscura. Si DF2 estuviera más cerca de la Tierra, como afirman algunos astrónomos, sería intrínsecamente más débil y menos masiva, y la galaxia necesitaría materia oscura para explicar los efectos observados de la masa total.
La materia oscura se considera ampliamente como un ingrediente esencial de las galaxias, pero este estudio brinda más evidencia de que su presencia puede no ser inevitable. Si bien la materia oscura aún no se ha observado directamente, su influencia gravitacional es como un pegamento que mantiene unidas a las galaxias y gobierna el movimiento de la materia visible.
En el caso de DF2 y DF4, los investigadores pudieron explicar el movimiento de las estrellas basándose únicamente en la masa estelar, lo que sugiere una falta o ausencia de materia oscura. Irónicamente, la detección de galaxias deficientes en materia oscura probablemente ayudará a revelar su naturaleza desconcertante y proporcionará nuevos conocimientos sobre la evolución galáctica.
Si bien DF2 y DF4 son comparables en tamaño a la galaxia Vía Láctea, sus masas totales son solo alrededor del uno por ciento de la masa de la Vía Láctea. También se descubrió que estas galaxias ultradifusas tienen una gran población de cúmulos globulares especialmente luminosos.
Esta investigación ha generado un gran interés académico, así como un enérgico debate entre los defensores de teorías alternativas a la materia oscura, como la dinámica newtoniana modificada (MOND). Sin embargo, con los hallazgos más recientes del equipo, incluidas las distancias relativas de los dos UDG a NGC1052, estas teorías alternativas parecen menos probables.
Además, ahora hay poca incertidumbre en las mediciones de distancia del equipo dado el uso del método TRGB. Basado en la física fundamental, este método depende de la observación de estrellas gigantes rojas que emiten un destello después de quemarse a través de su suministro de helio que siempre ocurre con el mismo brillo.
«Hay un dicho que dice que las afirmaciones extraordinarias requieren evidencia extraordinaria, y la nueva medición de distancia respalda firmemente nuestro hallazgo anterior de que al DF2 le falta materia oscura», afirmó Shen. «Ahora es el momento de ir más allá del debate a distancia y centrarse en cómo llegaron a existir tales galaxias».
