Astrónomos encontraron la materia "perdida" del Universo y descubrieron dónde se ocultaba
El universo tiene dos tipos de materia. Existe la materia oscura invisible, conocida únicamente por sus efectos gravitacionales a gran escala. Y existe la materia ordinaria, como el gas, el polvo, las estrellas, los planetas y cualquier objeto que se encuentre en la Tierra.
Los científicos estiman que la materia ordinaria constituye solo alrededor del 15% de la materia total, pero han tenido dificultades durante mucho tiempo para documentar su ubicación, ya que aproximadamente la mitad se desconoce. Con la ayuda de potentes ráfagas de ondas de radio que emanan de 69 puntos del cosmos, los investigadores han encontrado la materia "perdida".
Estaba oculta principalmente como gas finamente distribuido que se extendía en las vastas extensiones entre galaxias y fue detectada gracias al efecto que la materia tiene en las ondas de radio que viajan por el espacio, según los investigadores. Este gas tenue compone el medio intergaláctico, una especie de niebla entre galaxias.
Los científicos habían determinado previamente la cantidad total de materia ordinaria mediante un cálculo que incluía la luz observada, remanente del Big Bang, evento que dio origen al universo hace aproximadamente 13.800 millones de años. Pero no pudieron encontrar ni la mitad de este asunto.
"Así que la pregunta que nos hemos estado planteando era: ¿Dónde se esconde? La respuesta parece estar: en una red cósmica difusa y tenue, lejos de las galaxias", afirmó Liam Connor, profesor de astronomía de la Universidad de Harvard y autor principal del estudio publicado el lunes en la revista Nature Astronomy.
Los investigadores descubrieron que una porción más pequeña de la materia faltante reside en los halos de material difuso que rodean las galaxias, incluida nuestra Vía Láctea.
La materia ordinaria está compuesta de bariones, que son las partículas subatómicas (protones y neutrones) necesarias para formar átomos.
"Las personas, los planetas y las estrellas están hechos de bariones. La materia oscura, en cambio, es una sustancia misteriosa que constituye la mayor parte de la materia del universo. Desconocemos qué nueva partícula o sustancia compone la materia oscura. Sabemos exactamente qué es la materia ordinaria, pero desconocíamos dónde estaba", explicó Connor.
Entonces, ¿cómo acabó tanta materia ordinaria en medio de la nada? Grandes cantidades de gas son expulsadas de las galaxias cuando las estrellas masivas explotan en supernovas o cuando los agujeros negros supermasivos dentro de las galaxias "eructan", expulsando material después de consumir estrellas o gas.
"Si el universo fuera un lugar más aburrido, o las leyes de la física fueran diferentes, podríamos encontrar que toda la materia ordinaria caería en galaxias, se enfriaría y formaría estrellas, hasta que cada protón y neutrón formara parte de una estrella. Pero eso no es lo que sucede", dijo Connor.
Por lo tanto, estos violentos procesos físicos están dispersando la materia ordinaria a través de inmensas distancias, condenándola al desierto cósmico. Este gas no se encuentra en su estado habitual, sino en forma de plasma, con sus electrones y protones separados.
El mecanismo utilizado para detectar y medir la materia ordinaria faltante involucró fenómenos llamados ráfagas rápidas de radio (FRB), potentes pulsos de ondas de radio que emanan de puntos lejanos del universo. Si bien su causa exacta sigue siendo un misterio, una hipótesis principal es que son producidas por estrellas de neutrones altamente magnetizadas, rescoldos estelares compactos que quedan después de que una estrella masiva muera en una explosión de supernova.
A medida que la luz en frecuencias de radio viaja desde la fuente de las FRB hasta la Tierra, se dispersa en diferentes longitudes de onda, de forma similar a como un prisma transforma la luz solar en un arcoíris. El grado de dispersión depende de la cantidad de materia presente en la trayectoria de la luz, lo que proporciona el mecanismo para localizar y medir materia donde, de otro modo, no se encontraría.
Los científicos utilizaron ondas de radio provenientes de 69 FRB, 39 de las cuales se descubrieron mediante una red de 110 telescopios ubicada en el Radio Observatorio Owens Valley de Caltech, cerca de Bishop, California, llamada Deep Synoptic Array. Las 30 restantes se descubrieron utilizando otros telescopios.
Las FRB se ubicaron a distancias de hasta 9.100 millones de años luz de la Tierra, la distancia más lejana registrada. Un año luz es la distancia que recorre la luz en un año, 9,5 billones de kilómetros (5,9 billones de millas).
Una vez contabilizada toda la materia ordinaria, los investigadores pudieron determinar su distribución. Alrededor del 76 % reside en el espacio intergaláctico, alrededor del 15 % en los halos de las galaxias y el 9 % restante se concentra en las galaxias, principalmente en forma de estrellas o gas.
"Ahora podemos avanzar hacia misterios aún más importantes sobre la materia ordinaria del universo", afirmó Connor. "Y más allá de eso: ¿cuál es la naturaleza de la materia oscura y por qué es tan difícil medirla directamente?".
