Los astrónomos que utilizan un poderoso cuásar para estudiar un enorme zarcillo invisible lleno de gas sobrecalentado dicen que finalmente pueden haber descubierto la materia detectable "perdida" del universo.

Los resultados, publicado en la revista Naturaleza , resolver un misterio de décadas y podría ayudar a los científicos a investigar más a fondo la estructura y evolución del cosmos.

Todos los átomos de las estrellas las galaxias y los planetas existentes constituyen aproximadamente el 5 por ciento de la densidad de masa-energía del cosmos. La abrumadora mayoría, alrededor del 70 por ciento, se compone de energía oscura, un misterioso, fuerza repulsiva que hace que el universo se expanda cada vez más rápido. La cuarta parte restante más o menos está formada por materia oscura, invisible, Materia intocable cuya presencia solo se puede sentir por su influencia gravitacional en las escalas galácticas. La materia oscura conecta cúmulos de galaxias con zarcillos masivos, formando una red cósmica que sirve como un esqueleto invisible para el universo.

Los científicos han estimado esas proporciones utilizando en gran medida dos métodos diferentes, dijo el coautor del estudio J. Michael Shull, astrofísico de la Universidad de Colorado, Roca. Hace muchos años, los investigadores calcularon aproximadamente cuánta materia se habría formado a raíz del "big bang" que dio origen al universo. Los astrónomos también han estudiado el fondo cósmico de microondas:la luz más antigua del universo, que impregna todo el cielo - y encontró aproximadamente las mismas proporciones de materia normal, materia oscura y energía oscura.

Esa pequeña porción de materia normal que podemos detectar directamente, que los científicos llaman materia bariónica, es la cantidad más conocida de las tres:emite luz (como el sol) o la refleja (como la luna), haciéndolo visible para nosotros o detectable por telescopios. Y, sin embargo, también presenta su propio misterio, porque desde hace décadas, los científicos no han podido encontrarlo todo.

"Hace más de 20 años, la gente notó que si sumabas toda la luz de las estrellas y toda la masa de las galaxias que va con esa luz de las estrellas, solo obtienes alrededor del 10 por ciento de ese 5 por ciento de materia ordinaria, ", Dijo Shull." Así que había un problema de 'materia faltante' que se remonta a más de 20 años:dónde está el gas, donde estan los bariones, que no están colapsados ​​en estrellas y galaxias? "

"Por eso nos preocupamos, ", agregó." Realmente va al corazón de las predicciones clave en cosmología sobre el Big Bang ".

Los investigadores han ido reduciendo lentamente esa brecha al agregar al censo todos los gas difuso en los enormes halos de galaxias y cúmulos de galaxias aún más grandes. Pero se preguntaron si aún más materia faltante podría estar suspendida en los enormes filamentos de materia oscura que forman la red cósmica.

Aquí está el problema de encontrar esa materia faltante:estaría compuesta principalmente de hidrógeno, el elemento más simple y con mucho el más abundante del universo. Cuando los átomos de hidrógeno están ionizados, pueden volverse invisibles a las longitudes de onda ópticas, haciéndolos muy difíciles de detectar.

Afortunadamente, si una nube de hidrógeno ionizado se encuentra entre la Tierra y una fuente de luz ultravioleta, que el hidrógeno absorberá ciertas longitudes de onda, dejando una huella química distinta que los astrónomos pueden detectar una vez que llega a sus telescopios. Shull y sus colegas se han sumado al censo al encontrar este gas ionizado.

El problema es que a medida que el gas se calienta cada vez más, digamos, por encima de un millón de grados Kelvin:el hidrógeno ionizado deja de dejar una señal clara en ultravioleta. Entonces, para este artículo, los investigadores también se enfocaron en iones de oxígeno mucho más raros, y buscó su huella digital en rayos X, que son longitudes de onda de luz de mucha más energía.

Los científicos utilizaron el telescopio espacial de rayos X XMM-Newton de la Agencia Espacial Europea para estudiar el quásar BL Lacertae 1ES 1553 + 113, un activo, agujero negro supermasivo en el centro de una galaxia. Los quásares devoran materia y brillan intensamente en muchas longitudes de onda de luz, desde ondas de radio hasta rayos X. Estos faros celestes básicamente pueden retroiluminar el material que cruza el camino del rayo, al igual que el rayo de una linterna ilumina motas invisibles de polvo en el aire.

Estudiar la huella química del oxígeno en los rayos X de la luz del quásar, Los científicos encontraron una gran cantidad de gas intergaláctico extremadamente caliente, tanto que calculan que este gas podría representar hasta el 40 por ciento de la materia bariónica en el cosmos. lo que podría ser suficiente para explicar el asunto que falta.

Los investigadores creen que estos iones pueden haber comenzado en los corazones de las estrellas que se convirtieron en supernovas, y fueron expulsados ​​de sus galaxias de origen por estas explosivas muertes estelares. Es posible que se hayan sobrecalentado por los golpes. Los átomos necesitan interactuar entre sí para irradiar energía, y debido a que los átomos individuales en este gas escaso estaban tan separados, incapaces de tocarnos, permanecieron extremadamente calientes.

Taotao Fang del Instituto de Investigación de Jiujiang en China, que no participó en el estudio, señaló algunas posibles explicaciones alternativas, incluso que la señal del gas ionizado puede provenir del interior de una galaxia en lugar de un gas intergaláctico incrustado en un filamento de materia oscura.

Todavía, Fang escribió en un comentario:los hallazgos "ofrecen una visión tentadora de dónde se han estado escondiendo los esquivos bariones faltantes".

El siguiente paso, Shull dijo:es repetir estas observaciones utilizando otros quásares, para ver si la proporción de materia bariónica que encontraron se mantiene en otras partes del cielo.

© 2018 Los Angeles Times
Distribuido por Tribune Content Agency, LLC.