¿Dónde está la materia faltante del universo?

El fondo de esta imagen es de una simulación de supercomputadora. Muestra una estructura del universo en forma de panal, a veces llamada la "red cósmica". La simulación revela cómo los componentes clave del universo, incluidos los grandes filamentos de gas caliente y caliente conocidos como WHIM, evolucionaron con el tiempo. Los científicos piensan que la materia normal faltante de nuestro universo podría estar en el WHIM. Imagen vía CfA.

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Es posible que sepa que gran parte de nuestro universo se cree que existe en forma de materia oscura y energía oscura, que aún son extremadamente misteriosas. Pero de eso no se trata esta historia. Se trata de otra pregunta sobre la masa, o materia, de nuestro universo que también ha intrigado a los astrónomos durante décadas. Es decir, aproximadamente un tercio de la materia "normal" en el universo (hidrógeno, helio y otros elementos ordinarios, creados en los primeros mil millones de años después del Big Bang) han desaparecido. Ahora, sin embargo, los nuevos resultados del Observatorio de rayos X Chandra podrían haber ayudado a localizar esta extensión evasiva de materia faltante en hebras gigantes de gas en el espacio intergaláctico conocido por los astrónomos como WHIM.

La NASA explicó en un comunicado el 14 de febrero de 2019:

A partir de observaciones independientes y bien establecidas, los científicos han calculado con confianza cuánta materia normal, es decir, hidrógeno, helio y otros elementos, existía justo después del Big Bang. En el tiempo transcurrido entre los primeros minutos y los primeros mil millones de años, gran parte de la materia normal se convirtió en polvo cósmico, gas y objetos como estrellas y planetas que los telescopios pueden ver en el universo actual.

El problema es que cuando los astrónomos suman la masa de toda la materia normal en el universo actual, no se puede encontrar aproximadamente un tercio de ella ...

Una idea ha sido que esta materia normal faltante se reunió en filamentos gigantescos o filamentos de gas caliente y caliente en el espacio intergaláctico. Los astrónomos conocen estos filamentos como el medio intergaláctico cálido-caliente, o WHIM. Los filamentos de gas son invisibles para los telescopios que ven con luz visible, pero parte del gas caliente en los filamentos se ha detectado con luz ultravioleta.

Ahora, utilizando una nueva técnica, los investigadores han encontrado evidencia nueva y sólida para el componente activo del WHIM basado en datos de Chandra y otros telescopios. Orsolya Kovacs, del Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica (CfA), es la autora principal del nuevo estudio, que se publicó en The Astrophysical Journal el 13 de febrero. Ella dijo en un comunicado:

Si descubrimos que esta [materia] falta, podemos resolver uno de los mayores acertijos en astrofísica. ¿Dónde escondió el universo tanta materia que compone cosas como estrellas y planetas y nosotros?

Estos astrónomos utilizaron Chandra para buscar y estudiar los filamentos de gas que se encuentran a lo largo del camino hacia un quásar distante. Este cuásar en particular se encuentra a unos 3.500 millones de años luz de la Tierra, y también emite rayos X. Los astrónomos estaban mirando para ver si la luz del cuásar había sido absorbida por el WHIM. Una declaración del Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica explicó:

Uno de los desafíos de este método es que la señal de absorción por el medio intergaláctico cálido-caliente [WHIM] es débil en comparación con la cantidad total de rayos X provenientes del cuásar. Cuando se busca en todo el espectro de rayos X a diferentes longitudes de onda, es difícil distinguir tales características de absorción débil (señales reales del medio intergaláctico cálido-caliente) de fluctuaciones aleatorias.

Kovacs y su equipo superaron este problema al enfocar su búsqueda solo en ciertas partes del espectro de luz de rayos X, reduciendo la probabilidad de falsos positivos. Lo hicieron identificando primero las galaxias cerca de la línea de visión del cuásar que se encuentran a la misma distancia de la Tierra que las regiones de gas cálido detectadas a partir de datos ultravioleta. Con esta técnica identificaron 17 posibles filamentos entre el cuásar y nosotros, y obtuvieron sus distancias.

Debido a la expansión del universo, que extiende la luz a medida que viaja, cualquier absorción de rayos X por la materia en estos filamentos se desplazará a longitudes de onda más rojas. Las cantidades de los cambios dependen de las distancias conocidas al filamento, por lo que el equipo sabía dónde buscar en el espectro la absorción del medio intergaláctico cálido-caliente.

Akos Bogdan, también del Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica, es coautor del estudio. Bogdan dijo:

Nuestra técnica es similar, en principio, a cómo podría realizar una búsqueda eficiente de animales en las vastas llanuras de África. Sabemos que los animales necesitan beber, por lo que tiene sentido buscar primero alrededor de los abrevaderos.

Lea más sobre este estudio a través de la NASA o CfA.

En pocas palabras: los astrónomos no han podido dar cuenta de aproximadamente un tercio de la masa normal creada en los primeros mil millones de años después del Big Bang. Un nuevo estudio sugiere que podría estar escondido en gigantescas hebras de gas en el espacio intergaláctico, conocido como WHIM.

Fuente: Detección de los bariones desaparecidos hacia la línea de visión de H1821 + 643