Entrevista a James Bullock

“Creo que la materia oscura que rodea las galaxias es esencial para la formación de estrellas”

Al astrofísico teórico James Bullock, de la Universidad de California, le gustaría sorprenderse encontrando una partícula de materia oscura en el laboratorio.

Crédito: Daniel Anderson/UCI.

Con la ayuda de simulaciones informáticas y con los datos de observación de varios telescopios terrestres y espaciales,este estadounidense estudia cómo los halos de materia oscura evolucionan a lo largo de miles de millones de años. Experto en cosmología y física de partículas, Bullock se centra en comprender cómo las galaxias, incluida la Vía Láctea y su Grupo Local, surgieron del Universo primordial.

- Usted ha participado recientemente en una investigación que arrojaba datos sobre la masa mínima de las galaxias enanas en la Vía Láctea: 10 millones de masas solares. ¿Podría explicarnos la relevancia de este estudio?

Nuestros resultados pueden sugerir que hay una masa límite por debajo de la cual las galaxias, simplemente, no se forman. Creemos que la presencia de materia oscura alrededor de las galaxias es esencial para acumular materia y formar estrellas. Cuanta más materia oscura existe, más fácil resulta para las galaxias reunir la materia y comenzar a brillar. Puede ser que hayamos descubierto una masa límite por debajo de la cual las galaxias simplemente no pueden reunir suficiente materia para formar las estrellas y brillar. De acuerdo con esta interpretación, habría una gran cantidad de materia oscura por debajo de dicho límite de masa en torno a la Vía Láctea.

Otra posibilidad es que simplemente no haya agrupaciones de materia oscura inferiores a esta masa. Si es así, entonces esto arrojaría una importante evidencia sobre la partícula que forma la materia oscura. En concreto, si la materia oscura es "fría", entonces puede formar grupos muy pequeños, o halos, y estos halos fríos de materia oscura pueden ser mucho menos masivos que los 10 millones de masas solares que hemos medido. Sin embargo, si la materia oscura es "caliente", no puede formar agrupaciones menores que la masa característica, y esta masa mínima está vinculada directamente a las propiedades de la partícula. Si hemos descubierto realmente la masa mínima del halo de materia oscura (y no sólo la masa mínima de la galaxia), tendríamos importantes limitaciones sobre el tipo de partículas que componen la materia oscura.

- El número de galaxias enanas de poca masa que se ha detectado hasta la fecha en los alrededores de la Vía Láctea es de 10 a 100 veces menor de lo que la teoría predice, ¿nos encontramos ante una crisis del modelo o ante un problema de detección?

La cuestión de los "satélites perdidos" viene de la asociación entre las galaxias enanas que vemos y las agrupaciones de la materia oscura que creemos que las rodean. Y resulta que el modelo de la Materia Oscura Fría predice que la Vía Láctea debería, de hecho, estar rodeada por numerosos y pequeños grupos de materia oscura que tendrían masas no tan diferentes a las que hemos medido para las galaxias enanas. El problema es que la teoría predice miles de estos grupos, mientras que sólo vemos alrededor de 20 galaxias enanas. Esto ha dado lugar a la idea de que hay un montón de satélites por ahí que están "perdidos".

Creo que es más probable que sea un problema de detección. La más pequeña de las galaxias enanas sólo contiene unos pocos centenares de estrellas, y es aproximadamente un centenar de millones de veces más tenue que la Vía Láctea. Ésa es aproximadamente la misma diferencia entre un petardo y un rayo (aunque ambos son brillantes).

Dado que estas galaxias son tan intrínsecamente débiles, sólo pueden ser detectadas si están relativamente cerca de nuestra posición en la galaxia. Éste es el punto crucial de nuestro estudio. Imagínese que usted se encuentra de noche en una carretera muy larga. Si intentara contar los coches de la carretera, estaría limitado a los que están lo suficientemente cerca como para que sus luces sean visibles para usted. Por supuesto, hay probablemente muchos más coches por ahí, pero están demasiado lejos como para ser vistos. Esto es especialmente importante si las luces del coche son bastante tenues. Sin embargo, si usted conociera el espacio entre los coches de la carretera, podría inferir la cantidad de vehículos que hay en total en función del número que puede ver.

Hace poco escribimos un artículo donde hicimos lo mismo, a excepción de que lo que estábamos contando eran galaxias enanas. En él demostramos que podría haber, fácilmente, cientos de galaxias satélites por descubrir allí fuera.

- ¿Qué puntos débiles presenta la cosmología de la Materia Oscura Fría? ¿Cree en una teoría alternativa?

Existen algunas discrepancias, pero esos problemas se ven aplastados por los éxitos. La mayoría de los problemas, como el hecho de los “satélites perdidos”, se puede explicar recurriendo a incertidumbres astrofísicas y a nuestra capacidad para medir las propiedades galácticas. No obstante, es importante que tomemos en serio todos los puntos débiles, ya que siempre existe una posibilidad de que la naturaleza esté intentando decirnos algo.

- Si fuera posible, ¿qué incertidumbres cosmológicas del Universo le gustaría desvelar?

Sería sorprendente si de verdad se encontrara la materia oscura como una partícula en el laboratorio. Me gustaría saber exactamente qué es y cómo encaja con nuestras teorías de la física de partículas y la cosmología.

Más información:

Sala de Prensa de la Winter School

Vía: Instituto de Astrofísica de Canarias