Si la materia oscura no está a nuestro alrededor, no podríamos justificar la rápida rotación de la Vía Láctea. Pero esto hecho nos genera la siguiente duda: si la materia oscura no está aquí –donde la necesitamos- no tenemos por qué creer que existe en otros lugares, como por ejemplo, en los cúmulos de galaxias. Pero además, la materia oscura juega un papel central en todos los modelos actuales de formación y evolución de las galaxias. Si la materia oscura no está donde debiera o si no es como la creíamos, todos estos modelos inevitablemente entran en crisis y necesitan revisión.

El movimiento de las estrellas al interior de una galaxia se debe a la fuerza gravitacional, y entonces, refleja la cantidad de masa presente en ella. Un equipo de astrónomos encabezados por el Dr. Christian Moni-Bidin, midió el movimiento –en tres dimensiones- de unas 400 estrellas ubicadas en el disco de la Vía Láctea hasta unos 13 mil años luz del Sol. A través de eso estimaron la masa presente en las cercanías del sol y sus alrededores.

“Los resultados coinciden perfectamente con la masa de las estrellas, el gas y el polvo, es decir, lo que se llama la masa ‘visible’. Sin embargo, en el volumen considerado, esperábamos que hubiese una gran cantidad de materia oscura, pero en cambio, no la hemos detectado. Entonces, los resultados contradicen los actuales modelos al respecto, a un nivel mayor de 5-sigma. Eso significa que estos modelos tienen una probabilidad menor de uno sobre un millón”, explica el astrónomo del Departamento de Astronomía de la Universidad de Concepción e investigador del Centro de Astrofísica y Tecnologías Afines, CATA., Dr. Christian Moni-Bidin.

“En la práctica, son excluidos totalmente y con confianza. Para graficar mejor esto con números, te daré la densidad de materia oscura en milli-masas solares por parsec cúbico (1 mMo pc^-3) equivalente. En términos más prácticos esto es como unos 70 gramos de materia oscura en el volumen de la Tierra. En ese sentido, todos los modelos daban por cierto que la densidad de materia oscura en la cercanía solar fuera entre 5 y 13 mMo pc^-3, pero nuestros resultados indican 0+-1 mMo pc^-3”, agregó el científico.

Enormes "potenciales" implicancias

Las implicancias de esta investigación son enormes y no se pueden resumir fácilmente. Se cree que la materia oscura constituye el 80% de la masa del Universo. Su presencia se necesita para explicar por qué galaxias como la nuestra tienen una rápida rotación, que no se justifica con la sola masa visible. Hay otros fenómenos, a nivel de cúmulos de galaxias y de cosmología, que se explican ahora sólo asumiendo la presencia de una gran cantidad de materia invisible.

“Hay quien piensa que la materia oscura sí existe, pero es muy diferente de lo que se cree, y por eso no está donde se esperaba. Otros piensan que la materia oscura no existe, y que los problemas no se deben a una materia invisible, sino a que nuestra teoría de la gravedad es lo que está fallando, y en ese caso, tendríamos que revisar a la Teoría de la Relatividad General. Cualquiera que sea la solución, va a significar un cambio radical, con repercusiones en varios campos, que irían desde nuestra Galaxia a la cosmología”, advierte el investigador.

Asimismo, Moni-Bidin señala la gran inversión en recursos humanos y económicos para experimentos que tiene el fin de detectar directamente la materia oscura, basados en las pocas interacciones que se piensa pueda tener con la materia visible. “Hasta ahora, todos los experimentos han fallado. Sin embargo, si la materia oscura no está a nuestro alrededor, como resulta claro en nuestros datos, estamos desgastando todo en experimentos destinados a fracasar”, enfatiza el astrónomo.

Investigación con sello chileno

Además del astrónomo UdeC, líder de esta investigación, también fueron parte del equipo: Dr. Giovanni Carraro, del Observatorio Europeo Austral, ESO , en Santiago; Dr. René Méndez, Diector del Departamento de Astronomía de la Universidad de Chile; y el Dr. Rory Smith, también de la casa de estudios del campanil. “Giovanni principalmente ayudó en el cálculo de las velocidades. René fue el profesor guía de la tesis de doctorado donde la investigación empezó, y supervisó todos los pasos. Rory trabaja en simulaciones y cálculos teóricos, y es el experto de potenciales gravitacionales y halos de materia oscura”, aclara Christian Moni-Bidin. 

36 noches de observaciones en cuatro telescopios diferentes, entre los observatorios de La Silla y Las Campanas, arrojaron los resultados del estudio. De dichas observaciones se sacaron datos espectroscópicos para 824 estrellas, a través de los cuales se midieron las velocidades radiales de las estrellas. Estas se combinaron con los datos fotométricos del catálogo 2MASS, principalmente para deducir la distancia de cada objeto, y con los movimientos propios del catálogo SPM3. De todo esto, se dedujo la velocidad de cada objeto en tres dimensiones. Sin embargo, durante el proceso se descartaron la mitad de las estrellas, por no cumplir con los requisitos (ser gigantes rojas, pertenecientes al disco grueso Galáctico entre 4.900 y 13.000 años luz del plano Galáctico).

“Los resultados son claros y sólidos, pero no tienen una clara explicación. Apuntan a que hay algo equivocado en nuestro entendimiento del 80% del Universo. Se necesita seguramente repetir y confirmar estos resultados con nuevas investigaciones, extendiéndolos a otras partes de la Vía Láctea y a volúmenes aún mayores, para saber cuán profunda y radical es la discrepancia con los modelos. En este sentido, las nuevas surveys programadas para los próximos años, como por ejemplo GAIA, serán cruciales. Y claro –por mientras- se pueden buscar explicaciones, lo que seguramente no será simple. Se necesita buscar modelos de materia oscura que respeten estos resultados, y al mismo tiempo, todos las observaciones pasadas. O quizá, buscar una nueva teoría de la gravitación, que elimine la necesidad de materia oscura para explicar varios fenómenos”, finalizó el Dr. Moni-Bidin.

La publicación completa aparecerá en la edición de mayo de la revista The Astrophysical Journal. 

Link de comunicado en ESO: http://www.eso.org/public/chile/news/eso1217/