Los físicos explican la deficiencia misteriosa materia oscura en par Galaxy

La materia oscura es no luminosa y no se puede ver directamente. Se cree que forma el 85% de la materia en el universo, su naturaleza no se entiende bien. A diferencia de la materia normal, no se absorben, reflejan o emiten luz, por lo que es difícil de detectar.

La teoría que prevalece la materia oscura, conocido como oscura fría materia, o MDL, asume partículas de materia oscura son sin colisiones, aparte de la gravedad. Una segunda teoría más reciente, llamado libre interacción de la materia oscura, o SIDM, propone partículas de materia oscura auto-interactúan a través de una nueva fuerza oscura. Ambas teorías explican cómo la estructura global del universo surge, pero que predicen diferentes distribuciones de materia oscura en las regiones interiores de una galaxia. SIDM sugiere partículas de materia oscura fuertemente chocan uno con el otro en el halo interior de una galaxia, cerca de su centro.

Típicamente, una galaxia visible se encuentra alojado de un halo invisible materia oscura, un grupo concentrado de material, en forma de una bola, que rodea la galaxia y se mantiene unido por las fuerzas gravitacionales. Las observaciones recientes de dos galaxias ultra-difusos, NGC 1052 y NGC-DF2 1052-D F4, muestran, sin embargo, que este par de galaxias contiene muy poca, o ninguna, la materia oscura, que desafían los físicos comprensión de la formación de galaxias. observaciones astrofísicas sugieren NGC 1052 y NGC-DF2 1052-D F4 son probables las galaxias satélite de NGC1052.

"Se piensa comúnmente que la materia oscura domina la masa total de una galaxia", dijo Hai-Bo Yu, profesor asociado de física y astronomía en la UCR, que dirigió el estudio. "Las observaciones de NGC 1052-DF2 y -DF4 muestran, sin embargo, que la relación de su materia oscura a sus masas estelares es de aproximadamente 1, que es 300 veces menor de lo esperado. Para resolver la discrepancia, se consideró que los halos DF2 y DF4 pueden perder la mayor parte de su masa a través de interacciones de marea con la masiva galaxia NGC 1052 ".

Usando simulaciones sofisticadas, el equipo dirigido por la UCR reproduce las propiedades de NGC 1052 y NGC-DF2 1052-D F4 mediante el despojamiento de las mareas, el despojo de material por las fuerzas de marea galácticos, por NGC1052. Debido a que las galaxias satélite no pueden mantener la masa despojado con sus propias fuerzas gravitacionales, que efectivamente se agrega a la masa de NGC 1052.

Los investigadores consideraron dos escenarios MDL y SIDM. Sus resultados, publicados en la revista Physical Review Letters, indican formas SIDM galaxias de materia oscura deficientes como NGC 1052-DF2 y -DF4 mucho más favorable que el MDL, como la pérdida de masa de las mareas del halo interior es más significativo y la distribución estelar es más difusa en SIDM.

El trabajo de investigación ha sido seleccionada como una "sugerencia del editor" por la revista, un honor que sólo unos pocos papeles reciben cada semana para promover la lectura a través de campos.

Yu explicó pérdida de masa de las mareas podría ocurrir tanto en halos MDL y SIDM. En CDM, la estructura de halo interior es "rígido" y resistente a extracción de marea, lo que hace que sea difícil para un halo típico CDM para perder suficiente masa interior en el campo de marea para acomodar observaciones de NGC 1052-DF2 y -DF4. En contraste, en SIDM, la materia oscura la libre interacción podrían empujar las partículas de materia oscura desde el interior hacia las regiones exteriores, haciendo que el halo interior "esponjoso" y el aumento de la pérdida de masa de las mareas en consecuencia. Además, la distribución estelar se hace más difusa.

"Un halo típica MDL sigue siendo demasiado masiva en las regiones interiores, incluso después de la evolución de las mareas", dijo Yu.

A continuación, el equipo llevará a cabo un estudio más exhaustivo del sistema NGC 1052 y explorar galaxias recién descubiertas con propiedades novedosas en un esfuerzo por comprender mejor la naturaleza de la materia oscura.

Yu se unió en el estudio de Daneng Yang y Haipeng An de la Universidad de Tsinghua en Beijing, China. Yu fue apoyada por las subvenciones del Departamento de Energía de EE.UU. y la Fundación Nacional de Ciencia de EE.UU..

fuente: University of California - Riverside. "Physicists explain mysterious dark matter deficiency in galaxy pair: Self-interacting dark matter theory explains why two galaxies have less dark matter than others." ScienceDaily. ScienceDaily, 9 September 2020. <www.sciencedaily.com/releases/2020/09/200909132101.htm>.