NGC 3198: Lo invisible que da forma a lo visible 29mi

Bienvenidos a Bajo las Estrellas, un podcast donde exploramos y compartimos la experiencia de observar el cielo nocturno. Hoy nos sumergimos en una galaxia lejana, ¿eh? Una que guarda un secreto fascinante. NGC 3198.

Sí, una espiral bastante estudiada. Está a unos 47 millones de años luz en Leo menor.

Y lo interesante, lo que nos trae aquí hoy, es cómo giran sus estrellas. Es peculiar.

Muy peculiar.

Tienen, bueno, como una gran pista de patinaje cósmica. Lo normal sería que los patinadores, las estrellas, más lejos del centro fueran más lentos, ¿no? Como los planetas en el sistema solar.

Claro, es lo que dicta la gravedad de lo que vemos. Pero en NGC 3198, resulta que las estrellas en los bordes van rapidísimo, casi tan rápido como las del centro.

Exacto, y ahí es donde las cuentas nos salen.

O sea que la gravedad de las estrellas visibles, del gas que podemos detectar, no basta. No es suficiente para mantener todo eso unido a esa velocidad. Algo falta.

Justo. Y ese algo es donde entra en juego la materia oscura. Esa velocidad tan alta y sostenida en las afueras es, digamos, la prueba del delito.

Una prueba indirecta, claro.

Indirecta, sí, porque no la vemos. Es una masa que no emite, ni absorbe, ni refleja luz. Es invisible a nuestros telescopios directos.

Pero su gravedad está ahí.

Su gravedad es fundamental. Sin esa masa extra, galaxias como NGC 3198, tal y como las observamos, se desintegrarían. Las estrellas saldrían despedidas.

Vale, entonces NGC 3198 es como un laboratorio perfecto para estudiar esta materia oscura.

Y las fuentes que manejamos dicen que se ha estudiado a fondo, ¿verdad? Sí, muchísimo. Se usa sobre todo la emisión de radio del hidrógeno neutro.

Ah, el gas.

Eso es. Ese gas extiende mucho más allá de donde vemos las estrellas brillantes, a veces enormes distancias. En NGC 3198 se ha mapeado hasta, creo que eran casi 48 kiloparsecs del centro.

Una barbaridad. Un kiloparsec son más de 3.000 años luz.

Unos 3.260, sí. O sea, estamos hablando de medir velocidades muy, muy lejos del centro visible.

Y con esas mediciones se construye la famosa curva de rotación.

Exacto. Esa curva es el gráfico que muestra la velocidad de rotación a diferentes distancias del centro galáctico. Y es la herramienta clave para entender cómo se distribuye la masa total, la que vemos y la que no vemos.

Y para interpretar esa curva, los artículos mencionan dos enfoques principales, ¿no? Los modelos URC y NFW.

Sí. El modelado clásico, digamos, intenta explicar la curva combinando lo que sí vemos, las estrellas y el gas, con un componente extra, un halo de materia oscura.

Un halo esférico o casi esférico que envuelve a la galaxia.

Eso es. Y se prueban diferentes perfiles teóricos para describir cómo varía la densidad de ese halo. Los más conocidos son el NFW, que predice una cúspide, o sea, una densidad que aumenta mucho hacia el centro.

Y que sale del modelo cosmológico estándar, el Lambda CDM.

Precisamente. El Lambda CDM, nuestro modelo estándar actual del universo, predice esos perfiles NFW en las simulaciones de formación de estructuras.

Y el otro modelo, el URC.

El URC, y otros similares, proponen un perfil diferente, con un núcleo central de densidad más o menos constante, en lugar de esa cúspide puntiaguda.

Entiendo, pero aquí viene el lío. A veces ambos tipos de modelo pueden ajustarse bien a los datos.

Ese es el problema. En muchas galaxias, incluyendo NGC 3198, tanto un modelo con núcleo como uno con cúspide pueden replicar la curva de rotación observada razonablemente bien si ajustas los parámetros. Y eso crea ambigüedad. ¿Cuál es el perfil real? Y por eso se buscan otros métodos para no depender tanto de asumir un modelo global de antemano.

Correcto. Hay enfoques más locales, por así decirlo. Intentan estimar la densidad de materia oscura en cada punto o en cada anillo de la galaxia, usando directamente la curva de rotación medida y la distribución de la materia visible que conocemos.

Y la asumir de partida si es en FWE o URC o cualquier otro.

Justo. Es un método que puede darnos una visión potencialmente menos sesgada de cómo se distribuye la materia oscura de verdad.

¿Y qué dice este método en NGC 3198? ¿Confirma alguno de los modelos? Pues los resultados son bastante interesantes. Tienden a reforzar lo que se llama el problema del núcleo cúspide.

Ah, la tensión entre lo que se observa y lo que predicen las simulaciones estándar.

Este análisis más local, en NGC 3198, sugiere que en las regiones internas, la densidad de materia oscura parece ser más aplanada, más como un núcleo. ¿Y no muestra esa cúspide tan marcada que predice el perfil en FWE puro del modelo Lambda-CDIMI? Pero, un momento. ¿Las simulaciones más nuevas no incluyen ya los efectos de la materia normal? O sea, formación de estrella, supernóvel…