En 2018, un equipo internacional de investigadores que utilizó el Telescopio Espacial Hubble de la NASA/ESA y varios otros observatorios descubrió, por primera vez, una galaxia en nuestro vecindario cósmico a la que le falta la mayor parte de su materia oscura. Este descubrimiento de la galaxia NGC 1052-DF2 fue una sorpresa para los astrónomos, ya que se entendió que la materia oscura es un componente clave en los modelos actuales de formación y evolución de galaxias. De hecho, sin la presencia de materia oscura, el gas primordial carecería de suficiente fuerza gravitacional para comenzar a colapsar y formar nuevas galaxias. Un año después, se descubrió otra galaxia con escasez de materia oscura, NGC 1052-DF4, lo que provocó intensos debates entre los astrónomos sobre la naturaleza de estos objetos.

Ahora, se han utilizado nuevos datos del Hubble para explicar la razón detrás de la falta de materia oscura en NGC 1052-DF4, que reside a 45 millones de años luz de distancia. Mireia Montes de la Universidad de Nueva Gales del Sur en Australia dirigió un equipo internacional de astrónomos para estudiar la galaxia utilizando imágenes ópticas profundas. Descubrieron que la materia oscura que falta se puede explicar por los efectos de la interrupción de las mareas. Las fuerzas de gravedad de la vecina galaxia masiva NGC 1035 están destrozando a NGC 1052-DF4. Durante este proceso, se elimina la materia oscura, mientras que las estrellas sienten los efectos de la interacción con otra galaxia en una etapa posterior.

Hasta ahora, la eliminación de la materia oscura de esta manera ha permanecido oculta a los astrónomos, ya que solo se puede observar utilizando imágenes extremadamente profundas que pueden revelar características extremadamente débiles. “Usamos el Hubble de dos maneras para descubrir que NGC 1052-DF4 está experimentando una interacción”, explicó Montes. “Esto incluye estudiar la luz de la galaxia y la distribución de los cúmulos globulares de la galaxia”.

Gracias a la alta resolución del Hubble, los astrónomos pudieron identificar la población de cúmulos globulares de la galaxia. El Gran Telescopio Canarias (GTC) de 10,4 metros y el telescopio IAC80 en las Islas Canarias de España también, se utilizaron para complementar las observaciones del Hubble mediante el estudio adicional de los datos.

“No basta con dedicar mucho tiempo a la observación del objeto, sino que un tratamiento cuidadoso de los datos es vital”, explicó el miembro del equipo Raúl Infante-Sainz del Instituto de Astrofísica de Canarias en España. “Por lo tanto, era importante que utilizáramos no solo un telescopio / instrumento, sino varios (tanto terrestres como espaciales) para realizar esta investigación. Con la alta resolución del Hubble, podemos identificar los cúmulos globulares y luego con la fotometría del GTC obtenemos las propiedades físicas”.

Se cree que los cúmulos globulares se forman en los episodios de intensa formación estelar que dieron forma a las galaxias. Su tamaño compacto y luminosidad los hacen fácilmente observables y, por lo tanto, son buenos trazadores de las propiedades de su galaxia anfitriona. De esta manera, al estudiar y caracterizar la distribución espacial de los cúmulos en NGC 1052-DF4, los astrónomos pueden desarrollar una idea del estado actual de la propia galaxia. La alineación de estos cúmulos sugiere que están siendo “despojados” de su galaxia anfitriona, y esto apoya la conclusión de que se está produciendo una alteración de las mareas.

Al estudiar la luz de la galaxia, los astrónomos también encontraron evidencia de colas de marea, que están formadas por material que se aleja de NGC 1052-DF4. Esto respalda aún más la conclusión de que se trata de un evento disruptivo. Un análisis adicional concluyó que las partes centrales de la galaxia permanecen intactas y solo alrededor del 7% de la masa estelar de la galaxia está alojada en estas colas de marea. Esto significa que la materia oscura, que está menos concentrada que las estrellas, fue previamente y preferentemente despojada de la galaxia, y ahora el componente estelar externo también está comenzando a ser despojado.

“Este resultado es un buen indicador de que, si bien la materia oscura de la galaxia se evaporó del sistema, las estrellas justo ahora están comenzando a sufrir el mecanismo de disrupción”, explicó el miembro del equipo Ignacio Trujillo del Instituto de Astrofísica de Canarias en España. “Con el tiempo, NGC 1052-DF4 será canibalizado por el gran sistema alrededor de NGC 1035, con al menos algunas de sus estrellas flotando libremente en el espacio profundo”.

El descubrimiento de evidencias para apoyar el mecanismo de la interrupción de las mareas como explicación de la materia oscura que falta en la galaxia, no solo ha resuelto un enigma astronómico, sino que también ha traído un suspiro de alivio a los astrónomos. Sin él, los científicos se enfrentarían a tener que revisar nuestra comprensión de las leyes de la gravedad.

“Este descubrimiento reconcilia el conocimiento existente sobre cómo se forman y evolucionan las galaxias con el modelo cosmológico más favorable”, agregó Montes.