Aislada a miles de millones de años, los astrónomos han identificado una galaxia con más materia oscura dentro de su núcleo de lo esperado, según los datos obtenidos por el Observatorio de Rayos X Chandra de la NASA.

La galaxia, conocida como Markarian 1216 (Mrk 1216), contiene estrellas que se encuentran dentro del 10% de la edad del universo, es decir, casi tan antiguas como el universo mismo. Los científicos han descubierto que ha pasado por una evolución diferente a las galaxias típicas, tanto en términos de sus estrellas como de la materia oscura invisible que, a través de la gravedad, mantiene unida a la galaxia. La materia oscura representa aproximadamente el 85% de la materia en el universo, aunque solo ha sido detectada indirectamente.

Mrk 1216 pertenece a una familia de galaxias con forma elíptica que están más densamente llenas de estrellas en sus centros que la mayoría de las demás galaxias. Los astrónomos creen que han descendido de galaxias compactas, de color rojizo, llamadas "pepitas rojas", que se formaron aproximadamente mil millones de años después del Big Bang, pero luego se estancaron en su crecimiento hace unos 10.000 millones de años.

Si esta explicación es correcta, entonces la materia oscura de Mrk 1216 y sus primos galácticos también debe estar bien empaquetada. Para probar esta idea por primera vez, un par de astrónomos estudiaron el brillo de rayos X y la temperatura del gas caliente a diferentes distancias del centro de Mrk 1216, para que pudieran "pesar" la cantidad de materia oscura que existe en el centro de la galaxia.

"Cuando comparamos los datos del Chandra con nuestros modelos de computadora, encontramos que se requería una concentración mucho mayor de materia oscura que la que encontramos en otras galaxias de masa total similar", dijo David Buote, de la Universidad de California en Irvine. "Esto nos dice que la historia de Mrk 1216 es muy diferente de la galaxia típica. Esencialmente, todas sus estrellas y materia oscura se ensamblaron hace mucho tiempo con poco agregado en los últimos 10.000 millones de años."

Según el nuevo estudio, un halo, o esfera borrosa, de materia oscura se formó alrededor del centro de Mrk 1216 aproximadamente 3 o 4 mil millones de años después del Big Bang. Se espera que este halo se extienda sobre una región más grande que las estrellas en la galaxia. La formación de una galaxia de pepita roja de este tipo era típica de una amplia gama de galaxias elípticas vistas hoy. Sin embargo, a diferencia de Mrk 1216, la mayoría de las galaxias elípticas gigantes continuaron creciendo gradualmente en tamaño cuando las galaxias más pequeñas se fusionaron con ellas durante el tiempo cósmico.

"Las edades antiguas y la densa concentración de las estrellas en galaxias elípticas compactas como Mrk 1216 fueron vistas relativamente cerca proporcionando la primera evidencia clave de que son los descendientes de las pepitas rojas vistas a grandes distancias", dijo el coautor Aaron Barth, también del Universidad de California en Irvine. "Creemos que el tamaño compacto del halo de materia oscura que se ve aquí resuelve el caso".

Anteriormente, los astrónomos estimaban que el agujero negro supermasivo en Mrk 1216 era más masivo de lo esperado para una galaxia de su masa. Este último estudio, sin embargo, concluyó que es probable que el agujero negro pese menos de unos 4 mil millones de veces la masa del Sol. Eso suena a mucho, pero puede que no sea inusualmente masivo para una galaxia tan grande como Mrk 1216.

Los datos de Mrk 1216 también proporcionan información útil sobre la materia oscura. Debido a que la materia oscura nunca se ha observado directamente, algunos científicos cuestionan si existe. En el estudio, Buote y Barth interpretaron los datos del Chandra utilizando modelos estándar de gravedad "newtonianos" y una teoría alternativa conocida como dinámica newtoniana modificada, o "MOND" diseñada para eliminar la necesidad de materia oscura en galaxias típicas. Los resultados mostraron que ambas teorías de la gravedad requerían aproximadamente la misma cantidad extraordinaria de materia oscura en el centro de Mrk 1216, eliminando efectivamente la necesidad de la explicación MOND.
 
"En el futuro, esperamos ir un paso más allá y estudiar la naturaleza de la materia oscura", dijo Buote. "La densa acumulación de materia oscura en el centro de Mrk 1216 puede proporcionar una prueba interesante para las teorías no estándar que predicen la materia oscura menos concentrada centralmente, como las partículas de materia oscura que interactúan entre sí por un medio adicional distinto a la gravedad".