Astrónomos que trabajan con el radiotelescopio chino FAST han descubierto dos extrañas nubes de hidrógeno cerca de M51, la galaxia del Remolino, que podrían representar una clase de objetos extremadamente difíciles de detectar: halos de materia oscura capaces de retener gas, pero sin una población visible de estrellas.
Las estructuras, denominadas Nube N y Nube S, contienen cada una alrededor de tres millones de masas solares de hidrógeno neutro. Sin embargo, pese a esa enorme cantidad de gas, los investigadores no han encontrado ninguna contraparte óptica asociada, es decir, ninguna galaxia visible en el lugar donde se encuentran.
El hallazgo, publicado en Astronomy & Astrophysics, encaja con una predicción importante del modelo cosmológico estándar. Según el marco conocido como Lambda Cold Dark Matter (LCDM), las grandes galaxias se formaron a partir de la fusión progresiva de halos más pequeños de materia oscura. Pero no todos esos halos tuvieron las condiciones necesarias para formar estrellas.
En los sistemas de menor masa, la gravedad puede ser demasiado débil para comprimir el gas hasta alcanzar la densidad necesaria. Al mismo tiempo, la radiación ultravioleta que llenó el universo después de la reionización cósmica pudo mantener ese material demasiado caliente como para enfriarse y colapsar.
El resultado sería una población de objetos casi invisibles: halos dominados por materia oscura que todavía conservan algo de hidrógeno, pero que nunca llegaron a convertirse en galaxias brillantes.
– Youtube.
Dos candidatas entre decenas de galaxias
Estos objetos reciben el nombre de RELIC de hidrógeno neutro limitado por reionización, o RELHIC por sus siglas en inglés. Para ser considerado uno de ellos, el gas debe aparecer concentrado en una estructura relativamente compacta, mostrar velocidades internas bajas y, sobre todo, no presentar estrellas detectables.
El equipo dirigido por Qingze Chen, de los Observatorios Astronómicos Nacionales de la Academia China de Ciencias, buscó precisamente este tipo de señales utilizando datos de la encuesta FEASTS, realizada con FAST.
El radiotelescopio permitió detectar la característica emisión de 21 centímetros producida por el hidrógeno neutro. Los investigadores estudiaron los alrededores de 55 galaxias y encontraron únicamente dos objetos que cumplían los criterios establecidos.
Tanto la Nube N como la Nube S presentan líneas espectrales estrechas, con velocidades cercanas a los 20 kilómetros por segundo, y una masa total estimada del halo de aproximadamente 3.700 millones de masas solares. La relación entre esa masa total y la cantidad de gas observado coincide razonablemente con lo esperado para un sistema de tipo RELHIC.
El gran interrogante está en M51
Sin embargo, hay un detalle que impide dar el caso por cerrado. Ambas nubes se encuentran a entre 228.000 y 293.000 años luz del centro de M51, un sistema conocido por estar interactuando gravitatoriamente con galaxias cercanas.
Eso significa que las dos estructuras podrían tener un origen mucho menos exótico: tal vez sean simplemente restos de gas arrancados durante esas interacciones galácticas.
Los propios investigadores reconocen que, con los datos actuales, no es posible descartar esta explicación. Para conocer su verdadera naturaleza serán necesarias observaciones de radio con mayor resolución que permitan estudiar mejor su forma, movimiento y distribución interna.
Si finalmente se confirma que son RELHIC, el descubrimiento sería especialmente importante porque ofrecería una oportunidad excepcional para estudiar halos de materia oscura que conservaron gas desde las primeras etapas del universo sin llegar nunca a formar estrellas.
Por ahora, la Nube N y la Nube S siguen atrapadas entre dos posibilidades igualmente interesantes: podrían ser restos de una colisión entre galaxias o ejemplos de sistemas que, pese a tener materia y gas suficientes para existir, nunca llegaron realmente a encenderse como galaxias.
