Los astrónomos afirman haber resuelto un problema pendiente que cuestionaba nuestra comprensión de cómo evolucionó el Universo: la distribución espacial de las tenues galaxias satélite que orbitan alrededor de la Vía Láctea.

Estas galaxias satélite presentan una extraña alineación: parecen situarse en un enorme y delgado plano giratorio, denominado «plano de los satélites».

Esta disposición aparentemente inverosímil había desconcertado a los astrónomos durante más de 50 años, llevando a muchos a cuestionar la validez del modelo cosmológico estándar que trata de explicar cómo el Universo llegó a tener el aspecto que tiene hoy.

Ahora, una nueva investigación dirigida conjuntamente por las Universidades de Durham (Reino Unido) y Helsinki (Finlandia) ha descubierto que el plano de los satélites es una peculiaridad cosmológica que se disolverá con el tiempo del mismo modo que también cambian las constelaciones estelares.

Una de las nuevas simulaciones de alta resolución de la materia oscura que envuelve la Vía Láctea y su vecina, la galaxia de Andrómeda. El nuevo estudio demuestra que los anteriores intentos fallidos de encontrar homólogos del plano de satélites que rodea la Vía Láctea en simulaciones de materia oscura se debieron a la falta de resolución | foto Till Sawala/Sibelius collaboration

Su investigación elimina el desafío que el plano de los satélites plantea al modelo estándar de la cosmología. Este modelo explica la formación del Universo y cómo las galaxias que vemos ahora se formaron gradualmente dentro de cúmulos de materia oscura fría, una misteriosa sustancia que constituye alrededor del 27% del Universo.

Los satélites de la Vía Láctea parecen estar dispuestos en un plano inverosímilmente delgado que atraviesa la galaxia y, curiosamente, también giran formando un disco coherente y longevo.

No se conoce ningún mecanismo físico que haga que los satélites sean planos. En su lugar, se pensó que las galaxias satélites deberían estar dispuestas en una configuración aproximadamente redonda trazando la materia oscura.

Desde que se descubrió el plano de los satélites en la década de 1970, los astrónomos han intentado sin éxito encontrar estructuras similares en simulaciones realistas de superordenadores que siguen la evolución del Universo desde el Big Bang hasta nuestros días.

El hecho de que la disposición de los satélites no pudiera explicarse llevó a los investigadores a pensar que la teoría de la materia oscura fría sobre la formación de las galaxias podría estar equivocada.

Posiciones y órbitas de las 11 galaxias satélites clásicas de la Vía Láctea, proyectadas «de frente» (arriba) y «de canto» (abajo), integradas durante 1.000 millones de años en el pasado y el futuro. Los paneles de la derecha son una ampliación de los paneles de la izquierda. El punto negro señala el centro de la Vía Láctea, las flechas las posiciones observadas y las direcciones de desplazamiento de los satélites. Aunque actualmente se alinean en un plano (indicado por la línea horizontal gris), ese plano se disuelve rápidamente a medida que los satélites se desplazan a lo largo de sus órbitas | foto Till Sawala/Sibelius collaboration

Sin embargo, en esta última investigación, los astrónomos utilizaron nuevos datos del observatorio espacial GAIA de la Agencia Espacial Europea. GAIA traza un mapa en seis dimensiones de la Vía Láctea y proporciona mediciones precisas de la posición y el movimiento de unos mil millones de estrellas de nuestra galaxia (aproximadamente el uno por ciento del total) y sus sistemas acompañantes.

Estos datos permitieron a los científicos proyectar las órbitas de las galaxias satélite en el pasado y el futuro y ver cómo se formaba y disolvía el plano en unos pocos cientos de millones de años, un mero parpadeo en el tiempo cósmico.

Los investigadores también buscaron pruebas de planos de satélites en nuevas simulaciones cosmológicas hechas a medida. Se dieron cuenta de que los estudios anteriores basados en simulaciones se habían equivocado al no tener en cuenta las distancias de los satélites al centro de la Galaxia, lo que hacía que los sistemas de satélites virtuales parecieran mucho más redondos que los reales.

Teniendo esto en cuenta, encontraron varias Vías Lácteas virtuales que presentan un plano de galaxias satélite muy similar al que se ve a través de los telescopios. Los investigadores afirman que esto elimina una de las principales objeciones a la validez del modelo estándar de cosmología y significa que el concepto de materia oscura sigue siendo la piedra angular de nuestra comprensión del Universo.

Galaxias satélite de la Vía Láctea | foto Wikipedia

El coautor del estudio, el profesor Carlos Frenk, catedrático Ogden de Física Fundamental en el Instituto de Cosmología Computacional de la Universidad de Durham (Reino Unido), declaró: «La extraña alineación de las galaxias satélite de la Vía Láctea en el cielo había dejado perplejos a los astrónomos durante décadas, hasta el punto de que se consideraba que planteaba un profundo desafío a la ortodoxia cosmológica. Pero gracias a los asombrosos datos del satélite GAIA y a las leyes de la Física, ahora sabemos que el plano no es más que una alineación fortuita, una cuestión de estar en el lugar adecuado en el momento adecuado, igual que las constelaciones de estrellas en el cielo.

Dentro de mil millones de años el plano se habrá desintegrado, al igual que las constelaciones actuales. Hemos podido eliminar uno de los principales retos pendientes de la teoría de la materia oscura fría. Sigue proporcionando una descripción extraordinariamente fiel de la evolución de nuestro Universo.

El autor principal del estudio, el Dr. Till Sawala, de la Universidad de Helsinki, afirmó: El plano de los satélites era realmente alucinante. Quizá no sorprenda que un enigma que ha perdurado durante casi cincuenta años haya necesitado una combinación de métodos para resolverlo, y la colaboración de un equipo internacional.

La investigación ha sido financiada por el Consejo Europeo de Investigación y el Consejo de Instalaciones Científicas y Tecnológicas del Reino Unido, y ha hecho un uso intensivo del superordenador Cosmology Machine (COSMA) de la Universidad de Durham.


Fuentes

Durham University | Sawala, T., Cautun, M., Frenk, C. et al. The Milky Way’s plane of satellites is consistent with ΛCDM. Nat Astron (2022). doi.org/10.1038/s41550-022-01856-z


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