Así resolvieron el misterio de “la materia faltante” en el cosmos

Telescopio

Foto: ICRI

Cuando pensamos en la materia de la que está hecho el universo, pensamos en materia negra, agujeros negros, energía oscura. Nadie la ha visto directamente, pero sabemos que existe. Sin embargo, un misterio mayor es la materia bariónica. Aproximadamente la mitad del universo está compuesto de este material pero nadie había podido localizarlo, hasta ahora.

"De lo que estamos hablando aquí es de lo que los científicos llaman materia bariónica, que es el material normal del que estamos hechos usted y yo ", dijo el profesor asociado Jean-Pierre Macquart, del nodo de la Universidad Curtin del Centro Internacional de Investigación de Radioastronomía (ICRAR), y autor principal del estudio publicado esta semana en la revista Nature que revela que un grupo de científicos liderados por Australia identificaron esta "materia faltante" en el vasto espacio entre estrellas y galaxias.

De acuerdo con la revista Nature, los cosmólogos han compilado en las últimas tres décadas un inventario de las cosas que componen el universo. Alrededor del 68% es energía oscura, una fuerza misteriosa que acelera la expansión del universo. Otro 27% son grupos de materia oscura que mantienen unidas a las galaxias. Solo el 5% se denomina "materia normal". Esta última es la que era un misterio hasta esta semana. Los científicos saben cuánta hay y cuánta debería haber producido el Big Bang, pero no podían detectarla.

Los investigadores pudieron detectar directamente la materia faltante utilizando el fenómeno conocido como ráfagas de radio rápidas: breves destellos de energía que parecen provenir de direcciones aleatorias en el cielo y duran solo milisegundos.

Cuando se viaja a través de un espacio completamente vacío, todas las longitudes de onda del FRB viajan a la misma velocidad, pero al viajar a través de la materia faltante, algunas longitudes de onda se reducen.Crédito: ICRAR.

"Sabemos por las mediciones del Big Bang cuánta materia había en el comienzo del Universo. Pero cuando miramos el Universo actual, no pudimos encontrar la mitad de lo que debería estar allí. Fue un poco vergonzoso. El espacio intergaláctico es muy escaso. La materia faltante era equivalente a solo uno o dos átomos en una habitación del tamaño de una oficina promedio, así que era muy difícil detectar este asunto utilizando técnicas y telescopios tradicionales", explica Macquart al ICRAR.

Desde 2007, comenzaron a experimentar con ráfagas de radio rápidas, o FRB. Un pulso de estas ráfagas comienza con un rango de frecuencias agrupadas, pero al ser detectada por los instrumentos en la Tierra, pueden diferenciarse sus frecuencias. La frecuencia de la materia normal de la materia oscura, por ejemplo. "Las frecuencias bajas experimentan más resistencia de los electrones que las altas, por lo que cuando el pulso llega a un radiotelescopio en la Tierra, las frecuencias bajas se quedan atrás. La cantidad de retraso les dice a los astrónomos cuántos electrones ha atravesado el pulso, lo que puede correlacionarse con la cantidad total de materia", explica Nature.

Los científicos aún no saben qué los causa, pero debe involucrar una energía increíble, equivalente a la cantidad liberada por el Sol en 80 años. Han sido difíciles de detectar ya que los astrónomos no saben cuándo y dónde buscarlos.

El astrónomo colombiano Juan Soler explica este descubrimiento así: "La cosmología, la ciencia que estudia el universo como un todo, puede hacer un presupuesto de todos los componentes del universo a partir de muchas observaciones, incluyendo las del telescopio espacial Planck. Se puede inferir cuánto es energía oscura, cuanto es materia oscura (aunque no podamos medir esas dos) y sabemos que el 4.85% del universo es materia barionica, como la que nos compone a ti y a mi. Eso es como hacer el presupuesto de la quincena. Pero cuando se contaba la cantidad de materia barionica que veíamos en forma de estrellas y galaxias, no quedaba faltando. Es como si supieras que gastaste el presupuesto del mercado pero no sabes exactamente que fue lo que compraste, Estos tipos de Australia usaron las observaciones de esas ráfagas de ondas de radio para ver la cantidad de materia que hay entre nosotros y la fuente de esas ráfagas. Y ahora sí nos cuadran las cuentas".

Las rápidas ráfagas de radio utilizadas en el estudio se descubrieron utilizando ASKAP, que se encuentra en el Observatorio de Radioastronomía de Murchison en el interior de Australia Occidental. El equipo internacional involucrado en el descubrimiento incluyó astrónomos de Australia, Estados Unidos y Chile.