La Vía Láctea suele representarse como un disco plano y giratorio de polvo, gas y estrellas. Pero si pudiéramos alejar el zoom y tomar una foto de canto, en realidad tiene un alabeo característico, como si intentáramos retorcer y doblar un LP de vinilo.

Aunque los científicos saben desde hace tiempo, gracias a los datos de observación, que la Vía Láctea está alabeada y que sus bordes son acampanados como una falda, nadie podía explicar por qué.

Ahora, astrónomos del Centro de Astrofísica de Harvard y el Smithsonian (CfA) han realizado los primeros cálculos que explican plenamente este fenómeno, con pruebas convincentes que apuntan a la envoltura de la Vía Láctea en un halo de materia oscura torcida. El trabajo también refuerza las ideas actuales sobre cómo evolucionó la galaxia y puede ofrecer pistas sobre algunos de los misterios de la materia oscura.

Los nuevos cálculos han sido dirigidos por Jiwon Jesse Han, estudiante de la Facultad de Artes y Ciencias Griffin afiliada al CfA. Publicado en Nature Astronomy, el trabajo incluye como coautores a Charlie Conroy y Lars Hernquist, ambos profesores del CfA y del Departamento de Astronomía.

Nuestra galaxia se encuentra dentro de una nube difusa llamada halo estelar, que se extiende mucho más allá en el universo. En un trabajo pionero publicado el año pasado, el equipo de Harvard dedujo que el halo estelar tiene forma inclinada y elíptica, como un zepelín o un balón de rugby.

La estructura de nuestra galaxia, la Vía Láctea, con su disco galáctico alabeado, donde residen la mayoría de sus cientos de miles de millones de estrellas | foto Stefan Payne-Wardenaar; Inset: NASA/JPL-Caltech/ESA

A partir de ahí, el equipo asumió la misma forma para el halo de materia oscura, la entidad mayor que engloba todo lo que hay dentro y alrededor de la Vía Láctea. La materia oscura constituye el 80% de la masa de la galaxia, pero es invisible porque no interactúa con la luz, por lo que la forma de ese halo debe deducirse. Utilizando modelos para calcular las órbitas de las estrellas dentro de un halo de materia oscura inclinado y oblongo, el equipo encontró una coincidencia casi perfecta con las observaciones existentes de una galaxia alabeada y acampanada.

Un halo oscuro inclinado es bastante común en las simulaciones, pero nadie había estudiado su efecto en la Vía Láctea, explica Conroy. Resulta que la inclinación es una forma elegante de explicar tanto la magnitud como la dirección del disco tambaleante de nuestra galaxia.

Los científicos habían conjeturado durante mucho tiempo que la Vía Láctea se formó debido a una colisión galáctica; el trabajo de los astrónomos subraya aún más esa hipótesis.

Si la galaxia hubiera evolucionado por sí sola, habría tenido un halo esférico y un disco plano, explica Han. Así que el hecho de que el halo esté inclinado y tenga forma de balón de rugby sugiere que nuestra galaxia experimentó un evento de fusión, en el que dos galaxias colisionan.

Su cálculo de la forma probable del halo de materia oscura también puede proporcionar pistas sobre las propiedades y la naturaleza de las partículas de la propia materia oscura, que siguen siendo misterios sin resolver en física. El hecho de que la galaxia no sea esférica en nuestros datos implica que hay algún límite al que la materia oscura puede interactuar consigo misma, explicó Han.

La confianza en estos hallazgos podría conducir a mejores formas de estudiar inteligentemente la inobservable materia oscura que constituye la mayor parte del universo. Esto incluye nuevas formas de detectar las señales cinemáticas de los subhalos oscuros, que son halos de materia oscura en miniatura que se desplazan alrededor de la galaxia.

FUENTES

Harvard University

Han, J.J., Conroy, C. & Hernquist, L. A tilted dark halo origin of the Galactic disk warp and flare. Nat Astron (2023). doi.org/10.1038/s41550-023-02076-9

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