La materia oscura podría ayudar a explicar cómo se pueden fusionar los agujeros negros supermasivos
Por Brian Koberlein, Universe Today.
02 de febrero de 2024.
Una galaxia deformada con estallido estelar conocida como NGC 1313. Crédito: Observatorio Internacional Gemini
Aunque la naturaleza exacta de la materia oscura sigue eludiendo a los astrónomos, hemos adquirido cierta comprensión de sus propiedades físicas generales. Sabemos cómo se agrupa alrededor de las galaxias, cómo constituye gran parte de la materia del Universo e incluso cómo puede interactuar consigo mismo. Ahora, un estudio reciente, que aparece en el servidor de preimpresión arXiv, analiza qué tan rápido puede moverse la materia oscura.
El estudio se centra en un efecto conocido como fricción dinámica. El término es un nombre poco apropiado ya que no es el tipo de fricción que se ve entre dos objetos que se deslizan uno contra el otro. Un término mejor para este efecto podría ser arrastre gravitacional. Fue estudiado por primera vez por Subrahmanyan Chandrasekhar en 1943 y es causado por las interacciones gravitacionales de un cuerpo difuso.
Imagine una estrella masiva moviéndose a través de un cúmulo de estrellas enanas rojas. Aunque es probable que ninguna de las estrellas colisione, las interacciones gravitacionales entre ellas afectarán los movimientos estelares. La estrella masiva disminuirá su velocidad a medida que abandona el cúmulo gracias al tirón gravitacional de las estrellas enanas rojas.
Por otro lado, las estrellas enanas rojas se acelerarán un poco a medida que sean arrastradas ligeramente hacia la estrella masiva. Si sigues el cambio en la velocidad de las estrellas del cúmulo, puedes determinar qué tan rápido se movía el cúmulo antes de la colisión.
El mismo efecto puede ocurrir entre la materia y la materia oscura. La presencia de materia oscura afecta el movimiento de las estrellas en la galaxia y, gracias a la fricción dinámica, esto distorsiona la forma de la galaxia.
Al mapear cómo se distorsiona la galaxia, el equipo puede calcular el movimiento de la materia oscura cerca de la galaxia. Entonces, el equipo se centró en encontrar galaxias distorsionadas que no formen parte de un cúmulo galáctico denso. Dado que las galaxias están bastante aisladas, la distorsión debe deberse a la materia oscura.
Luego, los autores compararon la forma de estas galaxias distorsionadas con simulaciones de N cuerpos para mapear el movimiento de la materia oscura. Una de las preocupaciones que tenían era que la incertidumbre en los datos sería demasiado grande para imponer restricciones significativas a la materia oscura.
El equipo demostró que para las muestras disponibles, la dispersión de los datos es sólo de alrededor del 10%. Esto significa que es lo suficientemente preciso como para aplicarlo a galaxias cercanas. Por ejemplo, las observaciones detalladas de Gaia de la Gran Nube de Magallanes deberían permitir a los astrónomos controlar las velocidades de la materia oscura allí.
Este enfoque ofrece a los astrónomos una herramienta más para el estudio de la materia oscura. A medida que las observaciones futuras nos permitan precisar las propiedades de la materia oscura, es posible que podamos determinar qué es realmente la materia oscura.
Fuente:
https://phys.org/news/2024-02-dark-supermassive-black-holes-merge.html