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NASA: ¿Dónde se esconde un tercio de la materia del Universo?

Los astrónomos han pasado décadas buscando algo que parece un poco difícil de no encontrar: aproximadamente un tercio de la materia ‘normal’ en el Universo. Los nuevos resultados del Observatorio de Rayos X Chandra de la agencia espacial de Estados Unidos (EEUU), NASA, podrían haber ayudado a localizar esta elusiva materia perdida.

En el tiempo entre los primeros minutos y los primeros miles de millones después del Big Bang, gran parte de la materia se convirtió en polvo cósmico, gas y objetos como estrellas y planetas que los telescopios pueden ver en el Universo de hoy, explica la NASA en su página web.

Sin embargo, el problema es que cuando los astrónomos suman toda la masa de la materia normal en el Universo de hoy, aproximadamente un tercio no se encuentra por ningún lado. La NASA aclara que la materia es distinta de la todavía misteriosa materia oscura.

Una idea es que la masa faltante se reunió en filamentos gigantes o filamentos de gas tibio (temperatura inferior a 100.000 Kelvin) y caliente (temperatura superior a 100.000 Kelvin) en el espacio intergaláctico. Estos filamentos son conocidos por los astrónomos como el “medio intergaláctico de calor tibio” o WHIM. Son invisibles para los telescopios de luz óptica, pero algunos de los gases calientes en los filamentos se han detectado en la luz ultravioleta.

Cuásar, elemento clave

Usando una nueva técnica, los investigadores han encontrado evidencia nueva y sólida del componente caliente del WHIM basado en datos de Chandra y otros telescopios, precisa la NASA.

“Si encontramos esta masa faltante, podemos resolver uno de los mayores enigmas de la astrofísica”, manifestó Orsolya Kovacs, del Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian (CfA) en Cambridge, Massachusetts. “¿Dónde escondió el universo tanto de su materia que forma cosas como las estrellas, los planetas y nosotros?”

Los astrónomos usaron al Chandra de la NASA para buscar y estudiar los filamentos de gas caliente que se encuentran a lo largo del camino hacia un cuásar, una fuente brillante de rayos X alimentada por un agujero negro supermasivo de rápido crecimiento.

Este cuásar se encuentra a unos 3.5 mil millones de años luz de la Tierra. Si el componente de gas caliente del WHIM está asociado con estos filamentos, el gas caliente absorbería parte de los rayos X del cuásar. Por lo tanto, buscaron una firma de gas caliente impresa en la luz de rayos X del cuásar detectada por Chandra, explica la agencia espacial de USA.

Uno de los desafíos de este método es que la señal de absorción por el WHIM es débil en comparación con la cantidad total de rayos X que proviene del cuásar. Cuando se busca en todo el espectro de rayos X en diferentes longitudes de onda, es difícil distinguir tales características de absorción débil (señales reales del WHIM) de las 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 cercanas a la línea de visión al 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 desplazamientos dependen de las distancias conocidas al filamento, por lo que el equipo sabía dónde buscar en el espectro para la absorción del WHIM.

Mientras que reducir su búsqueda ayudó, los investigadores también tuvieron que superar el problema de la debilidad de la absorción de rayos X. Por lo tanto, aumentaron la señal al agregar espectros de 17 filamentos, convirtiendo una observación de 5,5 días en el equivalente de casi 100 días de datos. Con esta técnica, detectaron oxígeno con características que sugieren que estaba en un gas con una temperatura de aproximadamente un millón de grados Kelvin.

Al extrapolar estas observaciones de oxígeno al conjunto completo de elementos y de la región observada al universo local, los investigadores informan que pueden explicar la cantidad completa de materia perdida. Al menos en este caso particular, la materia faltante se había estado escondiendo en el WHIM después de todo.

“Estábamos encantados de haber podido rastrear parte de este asunto faltante”, dijo el coautor Randall Smith, también de CfA. “En el futuro, podemos aplicar este mismo método a otros datos de cuásares para confirmar que este misterio de larga data se ha resquebrajado por fin”.

El artículo con los resultados se publicó en The Astrophysical Journal el 13 de febrero de 2019.

DATOS CLAVES SOBRE LA NASA

La NASA es la Administración Nacional de la Aeronáutica y del Espacio de Estados Unidos.

Fue fundada por el presidente Dwight D. Einsenhower en 1958 con una orientación civil.

Entre los éxitos más importantes de la nasa se encuentran las misiones Apolo que llegaron a la Luna. Actualmente apoya la Estación Espacial Internacional, mientras explora otros planetas, estrellas, siendo su objetivo más inmediato Marte, el planeta rojo.