Cómo el ELT y su instrumento NEXUS@SHARP podrían resolver misterios de galaxias ultra difusas y materia oscura
Un estudio muestra que el futuro Extremely Large Telescope, con su instrumento propuesto NEXUS@SHARP, podría analizar cúmulos globulares en galaxias ultra difusas a distancias de hasta 70 megaparsecs, aportando datos clave para entender su formación y el rol de la materia oscura en el modelo ΛCDM.
El Extremely Large Telescope (ELT) de ESO, cuya primera luz está prevista para marzo de 2029, tiene entre sus objetivos científicos estudiar aspectos fundamentales del Universo, como la materia oscura. Un nuevo trabajo publicado en la revista New Astronomy explora cómo uno de sus instrumentos propuestos, NEXUS@SHARP, podría ayudar a resolver interrogantes sobre las galaxias ultra difusas (UDGs) y su relación con el modelo cosmológico Lambda Cold Dark Matter (ΛCDM).
Según el paper liderado por Marco Mirabile, estudiante de doctorado en el INAF-Osservatorio Astronomico d'Abruzzo y el Gran Sasso Science Institute en Italia, las UDGs desafían los modelos actuales de formación de galaxias dentro del marco ΛCDM, especialmente en lo que respecta a su contenido de materia oscura y su historia de formación.
Estas galaxias tienen un tamaño similar al de la Vía Láctea, pero con miles de veces menos estrellas. Son tan tenues como las galaxias enanas, pero están distribuidas como las grandes. Esto genera un aparente desajuste entre el tamaño esperado de su halo de materia oscura y el que observamos.
Los cúmulos globulares (GCs) son herramientas clave para estudiarlas. Son más brillantes que las propias UDGs, se extienden más allá de ellas y permiten medir mejor la masa del halo. Además, su número se correlaciona con la masa total de la galaxia.
El problema actual es que los espectrógrafos existentes no alcanzan la profundidad suficiente para caracterizar poblaciones completas de GCs en UDGs más allá del vecindario local. NEXUS@SHARP, un espectrógrafo multiobjeto en el infrarrojo cercano diseñado para trabajar con SHARP (Spectrograph for High Angular Resolution Physics), podría superar estas limitaciones.
Los autores explican que este instrumento combina alta resolución espacial con multiplexación eficiente, lo que le permite observar múltiples cúmulos al mismo tiempo. Gracias al espejo primario segmentado de 39,3 metros del ELT, NEXUS podría caracterizar poblaciones de GCs en UDGs ubicadas a distancias de hasta 60-70 megaparsecs con solo unas pocas horas de tiempo de observación.
Esto es importante porque los espectros de los GCs revelan edades, metallicidades y velocidades radiales. Con esos datos se obtienen dos mediciones independientes de masa para cada UDG: una a partir de la dispersión de velocidades (masa dinámica) y otra basada en la cantidad total de cúmulos (masa estimada por conteo de GCs).
Si ambas mediciones coinciden y son altas, apuntaría a que las UDGs son galaxias masivas fallidas que se “apagaron” temprano, conservando halos masivos pero pocas estrellas. Si son bajas, sugeriría que son enanas hinchadas con halos típicos de galaxias enanas. Un desacople entre ambas mediciones podría indicar razones ambientales que afectaron la formación de cúmulos.
El estudio, titulado "SHARP(ening the) view of unresolved globular clusters in ultra diffuse galaxies", demuestra el potencial científico de NEXUS@SHARP para distinguir entre estos escenarios de formación y aportar evidencia concreta sobre el comportamiento de la materia oscura en el modelo ΛCDM.
Para Argentina y Latinoamérica, donde la astronomía tiene una larga tradición pero acceso limitado a los telescopios más grandes del mundo, la llegada del ELT representa una oportunidad indirecta: datos abiertos de estos instrumentos suelen estar disponibles para la comunidad científica regional. Estudiantes y investigadores locales podrían analizar esos espectros para contribuir a preguntas fundamentales sobre la formación de galaxias y la naturaleza de la materia oscura, sin necesidad de tener un observatorio propio de ese tamaño.