A unos 13 millones de años luz de distancia en las constelaciones Canes Venatici, hay una nube. En lo que nos estamos enfocando es en Canes Venatici I, solo una pequeña sección del Supercúmulo de Virgo y simplemente avanzando con la expansión del Universo. En ella vemos una galaxia que se destaca de la multitud por una muy buena razón ... tiene muy poca o ninguna materia oscura. ¿Su nombre? Messier 94.
Cuando el muy dotado Pierre Mechain descubrió esta galaxia el 22 de marzo de 1781, tardó dos días antes de que Charles Messier tuviera la oportunidad de confirmar su observación y catalogarla como el objeto 94. De las notas de Messier: "` Nebulosa sin estrella, sobre el Corazón de Charles [alpha Canum Venaticorum], en el paralelo de la estrella no. 8, de sexta magnitud de los perros de caza [Canes Venatici], según Flamsteed: en el centro es brillante y la nebulosidad [es] un poco difusa. Se asemeja a la nebulosa que está debajo de Lepus, No. 79; pero este es más hermoso y brillante: M. Mechain lo descubrió el 22 de marzo de 1781. (diam. 2.5 ') ".
Si bien la mayoría de los observadores y algunas guías de referencia se refieren a M94 como una galaxia espiral barrada (Sb), la característica notable de todos es una estructura de anillo dual, evidencia de un núcleo galáctico de región de línea de emisión nuclear (LINER) de baja ionización. El núcleo interno es un anillo de explosión de estrellas, donde muchas estrellas se forman rápidamente y experimentan supernovas a una velocidad asombrosa. Estos estallidos estelares también pueden estar acompañados por la formación de chorros galácticos a medida que la materia cae en el agujero negro central formando un patrón de resonancia. C. Muñoz-Tunon dice: “La protuberancia y la barra interna impulsan el movimiento de gas del disco, causando movimientos hacia adentro fuera del anillo H II y hacia afuera, justo adentro, acumulando material para provocar la formación de estrellas en el anillo. En la parte central, la barra conduce el gas hacia el centro, lo que explica la cantidad sustancial de gas en el núcleo a pesar de la presencia de un estallido fósil de estrellas. Los movimientos peculiares reportados en la literatura en referencia al gas ionizado del anillo H II pueden entenderse como un gas que se encuentra con las ondas de choque generadas por los nudos de estallido estelar en el anillo H II y que se eleva sobre el disco de galaxia. El escenario de formación de estrellas que se propaga desde el núcleo hacia afuera utilizado para explicar el aparente movimiento de expansión del anillo HI no es totalmente compatible, a la luz de una comparación de la ubicación del anillo HI con la del anillo FUV. El anillo FUV alcanza un máximo de aproximadamente 45 ″ -48 ″, lo que podría apuntar a un escenario de formación de estrellas que se propaga hacia adentro ”.
Pero, el punto es discutible. Según el trabajo de John Kormendy y Robert Kennicutt, es posible que lo que estamos viendo sea simplemente una ilusión de un estallido estelar causado por nuestro ángulo de visión. “El universo está en transición. En los primeros tiempos, la evolución galáctica estuvo dominada por la agrupación jerárquica y la fusión, procesos que son violentos y rápidos. En el futuro lejano, la evolución será principalmente la reordenación lenta de energía y masa que resulta de interacciones que involucran fenómenos colectivos como barras, discos ovales, estructura en espiral y halos oscuros triaxiales. Ambos procesos son importantes ahora. Esta revisión analiza la evolución secular interna, concentrándose en una consecuencia importante, la acumulación de componentes centrales densos en las galaxias de disco que se parecen a protuberancias clásicas construidas por fusión, pero que se hicieron lentamente con gas de disco. Llamamos a estos pseudobulbos ".
Independientemente de lo que causó la estructura de doble anillo y las curvas de rotación decrecientes, la verdadera respuesta aún es difícil de alcanzar. Curiosamente, fue lo que se propuso en 2008 lo que hizo que Messier 94 fuera aún más misterioso ... la falta de materia oscura.
Entonces, ¿por qué la materia oscura debería "importar"? Eso es fácil. Conocemos sus efectos gravitacionales sobre la materia visible y, por lo tanto, podemos explicar las curvas de rotación planas de las galaxias espirales, sin mencionar que la materia oscura tiene un papel central en la formación de la estructura de la galaxia y la evolución de la galaxia. Le debemos estos hallazgos a Fritz Zwicky, quien nos dijo que una alta relación masa-luz indica la presencia de materia oscura en las galaxias, tal como nos enseñó que la materia oscura también juega un papel en los cúmulos de galaxias. La línea de pensamiento del Dr. Zwicky fue radical para la época ... ¿Pero todavía hay espacio para el pensamiento radical? Por qué no?
Según el trabajo de Joanna Jalocha, Lukasz Bratek y Marek Kutschera, las estrellas luminosas ordinarias y el gas representan todo el material en M94, sin espacio para la materia oscura. “La comparación de las funciones de masa y las leyes de rotación al final de la sección anterior, ilustra el hecho de que los modelos con distribuciones de masa planas son más eficientes que los modelos de uso común que suponen halo esférico. Los primeros son mejores para tener en cuenta tanto las velocidades de rotación altas como las curvas de estructura de rotación de baja escala y con una cantidad notablemente menor de materia que la segunda (la relación entre la rotación y la distribución de masa en el modelo de disco es muy sensible para los gradientes de un curva de rotación). El uso del modelo de disco está justificado para galaxias con curvas de rotación que violan la condición de esfericidad. Esta es una condición necesaria (aunque no suficiente) para una distribución de masa esférica. La rotación de la galaxia espiral NGC 4736 se puede entender completamente en el marco de la física newtoniana. Hemos encontrado una distribución de masa en la galaxia que concuerda perfectamente con su curva de rotación de alta resolución, con la distribución de luminosidad de la banda I que da una baja relación masa-luz de 1.2 en esta banda con una masa total de 3.43 × 1010M, y es consistente con la cantidad de HI observada en las partes remotas de la galaxia, dejando poco espacio (si lo hay) para la materia oscura. Sorprendentemente, hemos logrado esta consistencia sin invocar la hipótesis de un halo oscuro masivo ni utilizar gravedades modificadas.
Existe una clase de galaxias espirales, similar a NGC 4736, que no están dominadas por la distribución de masa esférica en radios más grandes. Lo más importante, en esta región, las curvas de rotación deben reconstruirse con precisión para no sobreestimar la distribución de masa. Para una curva de rotación dada, se puede determinar fácilmente si se puede permitir o no un halo esférico en radios grandes examinando la función de masa Kepleriana correspondiente a la curva de rotación (la llamada prueba de esfericidad). Al usar información complementaria de distribución de masa, independiente de la curva de rotación, superamos el problema de corte para el modelo de disco, que para una curva de rotación dada, no se pudo encontrar una distribución de masa de forma exclusiva ya que dependía de la extrapolación arbitraria de la curva de rotación . "
¿Más explicaciones? Luego ingrese a MOND - Dinámica newtoniana modificada donde se utiliza una modificación de la Segunda Ley de Dinámica de Newton (F = ma) para explicar el problema de rotación de galaxias. Simplemente establece que la aceleración no es linealmente proporcional a la fuerza a valores bajos. ¿Pero funcionará aquí? ¿Quién sabe? Jacob Bekenstein dice: “El paradigma de la dinámica newtoniana modificada (MOND) de Milgrom puede presumir de una serie de predicciones exitosas con respecto a la dinámica galáctica; Estos se hacen sin la suposición de que la materia oscura juega un papel importante. MOND requiere la gravitación para apartarse de la teoría newtoniana en el régimen extragaláctico donde las aceleraciones dinámicas son pequeñas. Hasta ahora, las teorías de la gravitación relativista propuestas para apuntalar a la MOND han chocado con las pruebas post-newtonianas de la relatividad general, o no han podido proporcionar lentes gravitacionales significativos, o han violado los principios sagrados al exhibir ondas escalares superluminales o un campo vectorial {a priori} ".
Así que la próxima vez que salga a observar galaxias, eche un vistazo a la galaxia "Ojo de gato". Incluso un pequeño telescopio revelará su brillante y controvertido núcleo y su tenue forma. Y gracias a destacados astrofotógrafos como Roth Ritter, se nos permite ver mucho más ...
¡Nuestro agradecimiento a Roth Ritter de Northern Galactic por compartir su increíble trabajo!
