Un artículo científico recientemente publicado en arxiv trata sobre la relación que tienen la formación de las galáxias con unos supuestos halos de materia oscura que las rodearían.
Sin pretender dar lecciones, y con lo poco que conozco del tema, no me convence la idea que la mayor parte de la materia oscura de una galáxia esté en un halo difuso, porque si la materia oscura sólo interacciona mediante la gravedad, no veo ningún obstáculo para que colapse hacia el centro de gravedad de la galáxia en lugar de permanecer difuminada en un enorme halo en torno a ella.
La materia ordinaria tiene interaciones que frenan su colapso. Por ejemplo la repulsión electrostática entre los electrones de dos átomos, o entre los protones de ambos, impide que estos se fundan en uno solo. En cambio la supuesta materia oscura no encontraría esos frenos a su fusión. Aún así, existe un obstáculo para la fusión de cualquier materia, quizá también para la oscura: la velocidad relativa entre sus partículas. Si esa velocidad hace que la energía elástica de las colisiones supere las fuerzas de atracción, se producirán rebotes que impedirán la fusión. Pero en un entorno grande con innumerables partículas moviéndose en todas las direcciones y velocidades, es de esperar que con el tiempo, bajo la acción de la gravedad, se reunan las partículas que tengan poca velocidad relativa entre sí. Los grupos de partículas que se mueven juntas pueden acabar ordenando, por gravedad y por colisiones, el movimiento de todo el conjunto. A la larga, pienso que se puede organizar toda la materia oscura de una galáxia en unas estructuras sencillas que ordenen toda la energía cinética de todas las direcciones y, al mismo tiempo, mantenga ligadas las partículas por gravedad.
El conjunto de estructuras que compondrían las galáxias se me ocurre que podría ser el siguiente:
- Un núcleo con un agujero negro supermasivo central (ANC) en el centro. Podría tener sólo una pequeña fracción de la masa galáctica (MG), p.ej: MG/6.
- Dos chorros relativistas (CR) opuestos, perpendiculares al plano de la galáxia, que parten del ANC, uno hacia arriba y el otro hacia abajo. Cada CR tendría una masa considerable, supongamos que MG/6, compuesta cási exclusivamente de materia oscura (MO). Entre los dos CR tendrían casi la mitad de la energía cinética de la galáxia, ordenada en una dirección y dos sentidos, oscilando de arriba a abajo y de abajo a arriba. Esta energía sería el resultado de sumar la mitad de los vectores del movimiento original de la MO.
Junto con el ANC, los dos CR formarían el eje de gravedad de la galáxia (EG), con la mitad de su masa, MG/2.
- Un anillo fino de MO (AMO) con un radio mayor que el de la materia visible. Su masa sería aproximádamente MG/3. El AMO orbitaría en torno al EG. Contendría cási la mitad de la energía cinética, sumando la mitad de los vectores originales de la MO.
- La materia visible estaría agrupada en un radio inferior al del AMO, en su mismo plano, girando en torno al EG. Su masa sería aproximádamente MG/6.
La masa total de la galáxia, dividida en sextas partes por simplificar, se repartiría así:
CR superior: MG/6
CR inferior: MG/6
Núcleo galáctico: MG/6
AMO: 2MG/6
Materia visible: MG/6
Esa sería la situación "madura" de una galáxia al fin de su evolución, muy parecida a las galáxias elípticas. En el proceso de formación las galáxias tienen formas más irregulares.
La materia dispersa por el universo tendería a caer en torno a los CR de las galáxias. Parte de los CR alcanzarían la velocidad de escape de las galáxias, formando CR menores y errantes, que acabarían atrayendo hacia sí materia dispersa hasta formar galáxias nuevas lejos de la galáxia madre.
Artículo que relaciona hipotéticos halos de materia oscura con la creación y evolución de las galáxias.
https://arxiv.org/abs/1804.03097
"The Connection between Galaxies and their Dark Matter Halos"