Comparativa de galaxias enanas que abarcan un rango de seis órdenes de magnitud en masa estelar, decreciente de izquierda a derecha y de arriba abajo. La Gran Nube de Magallanes, WLM y Pegasus son galaxias enanas irregulares que aún contienen gas y continúan formando nuevas estrellas. Las seis restantes han perdido su gas y ya no presentan formación estelar. Las galaxias más débiles de la imagen solo pueden detectarse en las proximidades de la Vía Láctea. Entre ellas destacan Eridanus II y Pictoris I, dos galaxias ultradébiles especialmente relevantes para este estudio. Créditos de imagen: Eckhard Slawik (LMC); ESO/Digitized Sky Survey 2 (Fornax); Massey et al. (2007; WLM, Pegaso y Phoenix); ESO (Sculptor); Mischa Schirmer (Draco); Vasily Belokurov y Sergey Koposov (Eridanus II y Pictoris I). Composición: Bullock & Boylan-Kolchin (2017).
Un equipo del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) ha demostrado que los movimientos de las estrellas binarias pueden imitar la señal gravitatoria atribuida a la materia oscura en algunas de las galaxias más pequeñas del universo. El trabajo propone una nueva metodología que permitirá obtener estimaciones más precisas de la cantidad de materia oscura presente en estos sistemas.
La Vía Láctea, nuestra galaxia, contiene cientos de miles de millones de estrellas. Sin embargo, a su alrededor orbitan decenas de galaxias mucho más pequeñas, compañeras enanas que albergan miles de veces menos estrellas y que viven inmersas en el halo de materia oscura de nuestra galaxia. Estos sistemas no solo son especialmente interesantes, sino que pertenecen al tipo de galaxia más abundante del universo.
Entre ellas se encuentra un grupo especialmente extremo: las galaxias ultradébiles, los sistemas galácticos más pequeños conocidos. Estas diminutas galaxias contienen millones de veces menos estrellas que la Vía Láctea y, en algunos casos, apenas unos cientos. Se consideran los objetos con mayor proporción de materia oscura del universo, lo que las convierte en laboratorios únicos para estudiar esta misteriosa componente. De hecho, la presencia de materia oscura es lo que permite distinguirlas de simples agrupaciones estelares o cúmulos globulares.
Sin embargo, existe un problema. Se infiere la presencia de materia oscura midiendo la velocidad de las estrellas de estas galaxias: si se desplazan demasiado rápido para la cantidad de materia visible, debe existir una fuente adicional de gravedad. Pero los movimientos orbitales de las estrellas binarias —pares de estrellas muy cercanas que orbitan entre sí y que podrían representar hasta el 70 % de la población estelar— suelen ignorarse en estos análisis.
Ahora, un nuevo estudio liderado por el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) demuestra que los movimientos orbitales de estas estrellas binarias pueden reproducir los efectos gravitatorios que hasta ahora se atribuían a grandes cantidades de materia oscura.
Una nueva metodología para medir la materia oscura
Para investigar este efecto en detalle, el equipo desarrolló una nueva metodología estadística y la aplicó a una muestra de galaxias ultradébiles satélite de la Vía Láctea. Los resultados muestran que, una vez considerado el efecto de las estrellas binarias, la cantidad estimada de materia oscura disminuye y, en algunos casos, la evidencia de su presencia deja incluso de ser concluyente.
"Algunos objetos que parecían galaxias podrían ser, en realidad, simples cúmulos globulares con estrellas binarias, es decir, sistemas sin materia oscura", explica José María Arroyo-Polonio, investigador del IAC que ha liderado el estudio. "En otros casos, aunque la evidencia de materia oscura sigue siendo clara, la cantidad estimada se reduce significativamente", añade.
El trabajo también señala cómo resolver este problema: observar las mismas estrellas en distintos momentos a lo largo de meses o años. "Estas observaciones permiten identificar las binarias ocultas y separar su influencia de la verdadera señal gravitatoria", destaca Giuseppina Battaglia, investigadora del IAC y coautora del artículo.
"En otras palabras, para comprender las galaxias más pequeñas del universo, primero debemos asegurarnos de no estar confundiendo el baile de parejas estelares con la presencia de materia oscura", concluye Guillaume F. Thomas, investigador del IAC y coautor del estudio.
Artículo: José María Arroyo-Polonio, Giuseppina Battaglia, Guillaume F. Thomas. "Estimating the dynamical masses of dwarf galaxies in the presence of binary-star contamination". A&A, 708, A287 (2026). DOI: https://doi.org/10.1051/0004-6361/202558720
Contactos:
José María Arroyo-Polonio, jose.maria.arroyo [at] iac.es (jose[dot]maria[dot]arroyo[at]iac[dot]es)
Giuseppina Battaglia, giuseppina.battaglia [at] iac.es (giuseppina[dot]battaglia[at]iac[dot]es)
Guillaume F. Thomas. guillaume.thomas [at] iac.es (guillaume[dot]thomas[at]iac[dot]es)
