En la década de 1960, los astrónomos comenzaron a notar que al Universo parecía faltarle algo de masa. Entre las observaciones en curso del cosmos y la Teoría de la Relatividad General, determinaron que gran parte de la masa en el Universo tenía que ser invisible. Pero incluso después de la inclusión de esta "materia oscura", los astrónomos solo podían representar aproximadamente dos tercios de toda la materia visible (también conocida como bariónica).
Esto dio lugar a lo que los astrofísicos denominaron el "problema de bariones faltantes". Pero por fin, los científicos han encontrado lo que bien podría ser la última materia normal que falta en el Universo. Según un estudio reciente de un equipo de científicos internacionales, esta materia faltante consiste en filamentos de gas de oxígeno altamente ionizado que se encuentra en el espacio entre las galaxias.
El estudio, titulado "Observaciones de los bariones desaparecidos en el medio intergaláctico cálido-caliente", apareció recientemente en la revista científica. Naturaleza. El estudio fue dirigido por Fabrizio Nicastro, investigador del Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) en Roma, e incluyó miembros del Instituto Neerlandés SRON para la Investigación Espacial, el Centro Harvard – Smithsonian de Astrofísica (CfA), el Instituto de Astronomía Universidad Nacional Autónoma de México, el Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica, el Instituto de Astrofísica de La Plata (IALP-UNLP) y varias universidades.
En aras de su estudio, el equipo consultó datos de una serie de instrumentos para examinar el espacio cerca de un cuásar llamado 1ES 1553. Los cuásares son galaxias extremadamente masivas con núcleos galácticos activos (AGN) que emiten enormes cantidades de energía. Esta energía es el resultado de la acumulación de gas y polvo en los agujeros negros supermasivos (SMBH) en el centro de sus galaxias, lo que hace que los agujeros negros emitan radiación y chorros de partículas sobrecalentadas.
En el pasado, los investigadores creían que de la materia normal en el Universo, aproximadamente el 10% estaba unido a las galaxias, mientras que el 60% existía en nubes difusas de gas que llenan los vastos espacios entre las galaxias. Sin embargo, esto todavía dejaba sin explicar el 30% de la materia normal. Este estudio, que fue la culminación de una búsqueda de 20 años, buscó determinar si los últimos bariones también podrían encontrarse en el espacio intergaláctico.
Esta teoría fue sugerida por Charles Danforth, investigador asociado de CU Boulder y coautor de este estudio, en un artículo de 2012 que apareció en El diario astrofísico - titulado "El censo de bariones en un medio intergaláctico multifásico: 30% de los bariones aún pueden faltar". En él, Danforth sugirió que los bariones faltantes probablemente se encontrarían en el medio intergaláctico cálido-caliente (WHIM), un patrón similar a una red en el espacio que existe entre las galaxias.
Como indicó Michael Shull, profesor de Ciencias Astrofísicas y Planetarias de la Universidad de Colorado Boulder y uno de los coautores del estudio, este terreno salvaje parecía el lugar perfecto para mirar. "Aquí es donde la naturaleza se ha vuelto muy perversa ," él dijo. "Este medio intergaláctico contiene filamentos de gas a temperaturas de unos pocos miles de grados a unos pocos millones de grados".
Para probar esta teoría, el equipo usó datos del Espectrógrafo de Orígenes Cósmicos (COS) en el Telescopio Espacial Hubble para examinar el WHIM cerca del quásar 1ES 1553. Luego usaron la Misión de Espejos X de rayos X de la Agencia Espacial Europea (ESA) ( XMM-Newton) para observar más de cerca los signos de bariones, que aparecieron en forma de chorros de gas oxígeno altamente ionizados calentados a temperaturas de aproximadamente 1 millón de ° C (1,8 millones de ° F).
Primero, los investigadores usaron el COS en el Telescopio Espacial Hubble para tener una idea de dónde podrían encontrar los bariones faltantes en el WHIM. Luego, se centraron en esos bariones usando el satélite XMM-Newton. A las densidades que registraron, el equipo concluyó que cuando se extrapolaba a todo el Universo, este gas de oxígeno superionizado podría representar el último 30% de la materia ordinaria.
Como lo indicó el profesor Shull, estos resultados no solo resuelven el misterio de los bariones desaparecidos, sino que también podrían arrojar luz sobre cómo comenzó el Universo. "Este es uno de los pilares clave para probar la teoría del Big Bang: descifrar el censo bariónico de hidrógeno y helio y todo lo demás en la tabla periódica", dijo.
Mirando hacia el futuro, Shull indicó que los investigadores esperan confirmar sus hallazgos al estudiar más quásares brillantes. Shull y Danforth también explorarán cómo el gas de oxígeno llegó a estas regiones del espacio intergaláctico, aunque sospechan que fue arrojado allí durante miles de millones de años por galaxias y quásares. Mientras tanto, sin embargo, cómo la "materia faltante" se convirtió en parte de WHIM sigue siendo una pregunta abierta. Como Danforth preguntó:
“¿Cómo llega desde las estrellas y las galaxias hasta el espacio intergaláctico? Hay una especie de ecología entre las dos regiones, y los detalles de eso no se comprenden bien ".
Asumiendo que estos resultados son correctos, los científicos ahora pueden avanzar con modelos de cosmología donde se tenga en cuenta toda la "materia normal" necesaria, lo que nos acercará un paso más a comprender cómo se formó y evolucionó el Universo. Ahora, si pudiéramos encontrar esa escurridiza materia oscura y energía oscura, ¡tendríamos una imagen completa del Universo! Ah bueno, un misterio a la vez ...
