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Un equipo internacional de astrónomos encontró evidencias del primer flujo o «río de estellas» originado en un cúmulo globular detectado fuera de la Vía Láctea, una extensa y tenue corriente de estrellas que atraviesa una galaxia situada a unos 115 millones de años luz de la Tierra. La estructura, bautizada Oyashio, se encuentra alrededor de una galaxia situada a unos 115 millones de años luz de la Tierra y se habría formado cuando la gravedad de esa galaxia comenzó a arrancar estrellas de un antiguo grupo estelar que la orbitaba. Al estudiar la forma y el recorrido de esta corriente, los científicos pudieron además obtener información sobre cómo se distribuye la materia oscura invisible alrededor de la galaxia.
El descubrimiento, publicado en la revista Nature, se realizó a partir de imágenes obtenidas con el telescopio espacial Hubble, complementadas con observaciones anteriores del Canada-France-Hawaii Telescope, en Hawái. UGC 9050-Dw1 pertenece al grupo de las galaxias ultradifusas, sistemas que contienen una cantidad de estrellas comparable con la de una galaxia enana pero se extienden sobre regiones mucho mayores, por lo que presentan un brillo superficial extremadamente bajo. Esta combinación hace especialmente difícil estudiar cómo se distribuye su masa. Oyashio ofrece una alternativa: en lugar de intentar observar directamente la materia oscura, los astrónomos pueden reconstruir su influencia gravitatoria observando el movimiento y la distribución de las estrellas.
Un flujo estelar se forma cuando un conjunto de estrellas que orbitan una galaxia comienza a ser desarmado lentamente por las fuerzas de marea. En este caso, el progenitor habría sido un cúmulo globular, una agrupación compacta de estrellas mantenidas juntas por su propia gravedad. A medida que el cúmulo recorre su órbita, algunas estrellas son arrancadas y continúan desplazándose por trayectorias parecidas, formando dos largas colas que pueden mantenerse durante miles de millones de años. La estructura identificada en UGC 9050-Dw1 presenta un brazo visible de aproximadamente 2 kiloparsecs de longitud, unos 6.500 años luz, pero solo 72,3 ± 8,9 parsecs de ancho, cerca de 235 años luz. Esa estrechez es una de las principales pistas de que su origen sería un cúmulo globular y no una galaxia enana, cuyos flujos tienden a ser considerablemente más anchos.
Los investigadores encontraron además una fuente compacta junto al extremo del flujo que podría ser el cúmulo globular que todavía sobrevive al proceso de desintegración. Tanto esa fuente como Oyashio presentan colores similares, lo que indica que sus estrellas podrían tener edades y composiciones químicas comparables. El equipo reprodujo además el brillo observado mediante simulaciones de poblaciones estelares y utilizó modelos dinámicos para determinar qué tipo de objeto podría generar una estructura de esas características. Los resultados establecen un límite superior de unas 2,5 millones de masas solares para la masa inicial del cúmulo progenitor, con un 95% de confianza, un valor compatible con los cúmulos globulares más masivos conocidos.
La parte central del trabajo consiste en utilizar la corriente como una sonda gravitatoria de materia oscura. Las estrellas del flujo no orbitan únicamente según la gravedad de las estrellas visibles de la galaxia: responden al campo gravitatorio producido por toda su masa, incluida la materia oscura. Por eso, su curvatura, posición, anchura y evolución pueden compararse con simulaciones realizadas bajo diferentes distribuciones de masa. Los modelos de Oyashio indican que UGC 9050-Dw1 estaría rodeada por un halo masivo de materia oscura. La estimación central para la masa del halo dentro del denominado radio M200 es de alrededor de 10^11,63 masas solares, aproximadamente 430.000 millones de veces la masa del Sol, aunque con un margen de incertidumbre considerable. El estudio también proporciona una primera estimación de cómo aumenta la densidad de ese halo hacia el centro de la galaxia. Es la primera vez que un flujo estelar permite imponer este tipo de restricciones sobre el halo de materia oscura de una galaxia ultradifusa.
Hasta ahora, los flujos procedentes de cúmulos globulares utilizados con este nivel de detalle habían sido estudiados dentro de la Vía Láctea, donde la proximidad permite distinguir estrellas individuales y reconstruir sus movimientos con gran precisión. En otras galaxias, estas estructuras son tan débiles que resulta mucho más difícil separarlas del fondo. En el caso de Oyashio, la detección apareció independientemente en los datos del Hubble y del telescopio CFHT, reduciendo la posibilidad de que se trate de un artefacto producido durante el procesamiento de las imágenes. Aun así, los autores hablan de evidencia y no de una identificación completamente cerrada: observaciones más profundas con Hubble o James Webb y futuros estudios espectroscópicos podrían confirmar con mayor precisión que el flujo y el supuesto cúmulo progenitor comparten la misma población de estrellas.
El método puede adquirir especial importancia con la próxima generación de observatorios. Misiones como Euclid y el Nancy Grace Roman Space Telescope podrán estudiar regiones del cielo mucho mayores y detectar estructuras de brillo extremadamente bajo con una eficiencia superior. Encontrar más corrientes como Oyashio permitiría comparar halos de materia oscura en galaxias muy diferentes y buscar irregularidades producidas por pequeñas concentraciones de materia oscura que prácticamente no contienen estrellas. Estas estructuras son predichas por los modelos actuales de materia oscura fría pero resultan muy difíciles de detectar de otra manera. Oyashio convierte una tenue hilera de estrellas a 115 millones de años luz en una nueva herramienta para estudiar una componente del Universo que no emite luz y que solo puede reconstruirse a través de sus efectos gravitatorios.
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