El universo tiene dos tipos de materia. Existe la materia oscura invisible, conocida solo por sus efectos gravitacionales a gran escala. Y existe la materia ordinaria, como el gas, el polvo, las estrellas, los planetas y cosas terrestres como la masa de galletas y las canoas.
Los científicos estiman que la materia ordinaria constituye solo alrededor del 15% del total, pero han tenido dificultades para documentar su ubicación, ya que aproximadamente la mitad se desconoce. Gracias a potentes ráfagas de ondas de radio provenientes de 69 puntos del cosmos, los investigadores han encontrado la materia “faltante”.
Se ocultaba principalmente como gas finamente distribuido en las vastas extensiones intergalaxiales, y fue detectado 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, ocurrido hace aproximadamente 13,800 millones de años, que dio origen al universo.
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Sin embargo, no pudieron encontrar ni la mitad de esta materia.
“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”, dijo el profesor de astronomía de la Universidad de Harvard, Liam Connor, 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 construir 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 se encuentra, dijo Connor.
¿Cómo terminó tanta materia ordinaria en medio de la nada?
Grandes cantidades de gas son expulsadas de las galaxias cuando estrellas masivas explotan en supernovas o cuando agujeros negros supermasivos dentro de las galaxias “eructan”, expulsando material tras consumir estrellas o gas.
“Si el universo fuera un lugar más aburrido, o las leyes de la física fueran diferentes, podríamos descubrir que toda la materia ordinaria se precipitaría en galaxias, se enfriaría y formaría estrellas, hasta que cada protón y neutrón formara parte de una estrella. Pero eso no es lo que ocurre”, dijo Connor.
Así, estos violentos procesos físicos están dispersando la materia ordinaria a lo largo 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 empleado para detectar y medir la materia ordinaria faltante se basó en fenómenos denominados ráfagas rápidas de radio (FRB), potentes pulsos de ondas de radio que emanan de puntos remotos del universo.
Si bien su causa exacta sigue siendo un misterio, una hipótesis principal es que se producen por estrellas de neutrones altamente magnetizadas, rescoldos estelares compactos que quedan tras la muerte de una estrella masiva 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 mediante otros telescopios. Las FRB se ubicaron a distancias de hasta 9.100 millones de años luz de la Tierra, la distancia más lejana registrada.
Tras considerar toda la materia ordinaria, los investigadores pudieron determinar su distribución. Aproximadamente el 76}% reside en el espacio intergaláctico, cerca del 15% en los halos galácticos y el 9% restante se concentra en las galaxias, principalmente en forma de estrellas o gas.
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“Ahora podemos abordar misterios aún más importantes sobre la materia ordinaria del universo”, dijo Connor. “Y más allá de eso plantearnos la pregunta sobre: ¿Cuál es la naturaleza de la materia oscura y por qué es tan difícil medirla directamente?”.
Con información de Reuters
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