Los hallazgos recientes publicados en The Astrophysical Journal Letters mejoran nuestra comprensión de la materia oscura, que se cree que constituye el 85% de la materia del universo. Los flujos estelares, grupos de estrellas que se mueven a lo largo de una trayectoria común, están significativamente influenciados por la materia oscura, lo que los convierte en herramientas esenciales para estudiar esta sustancia esquiva. Características como huecos y espolones dentro de estos flujos proporcionan información vital sobre la distribución y el comportamiento de la materia oscura en las galaxias.
El halo galáctico de la Vía Láctea, una región esférica que se extiende más allá del borde visible de la galaxia, contiene tanto materia oscura como flujos estelares conocidos. Los investigadores han identificado que las características de espolón y hueco en el flujo GD-1 no pueden atribuirse únicamente a influencias gravitacionales de cúmulos globulares o galaxias satélites. En cambio, estas anomalías sugieren la presencia de un objeto perturbador no identificado: un subhalo denso.
El profesor Yu, físico y astrónomo, señaló: "Los subhalos CDM generalmente carecen de la densidad necesaria para producir las características distintivas observadas en el flujo GD-1. Sin embargo, nuestra investigación demuestra que un subhalo SIDM en colapso podría alcanzar la densidad necesaria. Un subhalo compacto de este tipo ejercerá la influencia gravitacional requerida para explicar las perturbaciones observadas en el flujo GD-1."
A diferencia de la materia oscura fría tradicional (CDM), que asume que las partículas de materia oscura no interactúan, las teorías de materia oscura auto-interactuante (SIDM) proponen que estas partículas pueden interactuar entre sí a través de una nueva fuerza oscura. Para validar su hipótesis, el equipo de Yu utilizó simulaciones avanzadas de N-cuerpos para modelar el comportamiento de un subhalo SIDM en colapso.
Yu declaró: "Nuestros hallazgos ofrecen una nueva explicación para las características de espolón y hueco en GD-1, que se pensaban previamente que indicaban un encuentro cercano con un objeto denso. En nuestro escenario, el perturbador es el subhalo SIDM, que interrumpe las distribuciones espaciales y de velocidad de las estrellas en el flujo, creando las características distintivas que vemos en el flujo estelar GD-1."
Esta investigación no solo ilumina las propiedades de la materia oscura, sino que también subraya el potencial de los flujos estelares como un método para investigar la dinámica galáctica. Yu agregó: "Este trabajo abre una nueva vía prometedora para explorar las propiedades auto-interactivas de la materia oscura a través de flujos estelares. Es un emocionante avance en nuestra comprensión de la materia oscura y la dinámica de la Vía Láctea."
La investigación recibió apoyo del Departamento de Energía de EE. UU. y de la Fundación John Templeton. Los colaboradores incluyeron a Xingyu Zhang y Daneng Yang de UC Riverside, y Ethan O. Nadler de UC San Diego.