Los resultados de una simulación digital que muestra la distribución a gran escala de la materia, con filamentos y nudos. Crédito: V.Springel, Max-Planck Institut für Astrophysik, Garching bei München
La materia conocida como ordinaria, que representa todo lo que sabemos, corresponde a sólo el 5% del Universo. Aproximadamente la mitad de este porcentaje sigue siendo eludido en la detección. Las simulaciones numéricas permitieron predecir que el resto de la materia ordinaria debe estar ubicado en las estructuras a gran escala que forman la 'red cósmica' a temperaturas entre 100.000 y 10 millones de grados.
Un equipo dirigido por un investigador de la Universidad de Ginebra (UNIGE), Suiza, observó este fenómeno directamente. La investigación muestra que la mayoría de la desaparecida materia ordinaria se encuentra en la forma de un gas muy caliente asociado con filamentos intergalácticos. El artículo que informa de este descubrimiento se publica en la revista Naturaleza.
Las galaxias se forman cuando la materia ordinaria se colapsa luego se enfría. Para entender el origen de esta formación, era vital descubrir en qué forma y dónde se encuentra la materia ordinaria que no percibimos conocida como "baryons desaparecidos". Para ello, los astrofísicos de UNIGE y de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL) se fijaron en Abell 2744, un cúmulo masivo de galaxias con una compleja distribución de materia oscura y luminosa en su centro. Observaron este grupo con el telescopio espacial XMM, que es capaz de detectar la firma de gas muy caliente debido a su sensibilidad a los rayos-X.
El gas caliente en el núcleo de los filamentos
Según los estudios de galaxias a gran escala han demostrado que la distribución de la materia ordinaria en el universo no es homogénea. En lugar de ello, bajo la acción de la gravedad, la materia se concentra en estructuras filamentosas, formando una red de nudos y enlaces llamada la "red cósmica". Las regiones experimentan el mayor colapso de fuerza gravitatoria y forman los nudos de la red, tales como Abell 2744.
Comparable a las redes neuronales, estos nudos se conectan entre sí a través de filamentos, en el que los investigadores identificaron la presencia de gas y, en consecuencia, los desaparecidos bariones. Los astrofísicos usaron el telescopio XMM en la dirección de las zonas donde se sospecha que se encuentra la presencia de filamentos, y por lo tanto, la presencia de estructuras de gas caliente 10 millones de grados. Por primera vez, fueron capaces de medir la temperatura y la densidad de estos objetos, y se encontró que correspondían a las predicciones de los modelos numéricos. Por esta razón, ahora tenemos una idea de la forma adoptada por la falta de materia ordinaria en cuestión.
¿Sabemos la cantidad de materia ordinaria en el universo que falta?
Esta investigación es una validación muy significativa de los modelos de formación de galaxias en el Universo.
"Ahora hay que verificar que el descubrimiento de los bariones perdidos de Abell 2744 es aplicable a todo el universo. Esto consiste en el estudio de estas regiones filamentosas en detalle, y en la medición de su distribución de la temperatura y de los distintos átomos que las componen, con el fin de comprender cuántos elementos pesados hay en el universo ", dice Dominique Eckert.
De hecho, si los investigadores logran medir los átomos en estos filamentos, serán capaces de estimar el número de núcleos pesados formados por estrellas desde el comienzo del universo. Con el fin de profundizar en esta investigación, la Agencia Espacial Europea (ESA) está en el proceso de desarrollo de un nuevo telescopio espacial. Suiza y los investigadores de UNIGE están especialmente involucrados en este proyecto. El telescopio, llamado Atenea, debería estar en funcionamiento a mediados de la década de 2020.
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