Una colisión entre algunas de las estructuras más grandes del espacio acaba de brindar una pista a los científicos sobre uno de los mayores misterios del Universo: la localización de filamentos de materia faltante en el cosmos que los astrónomos, hasta ahora, no han podido explicar. No se trata de materia oscura, sino de más de un tercio de la materia “normal” que compone el Universo.
Un grupo internacional de astrónomos ha utilizado el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA para analizar el cúmulo de galaxias en colisión denominado Abell 98, que se ubica a unos 1.400 millones de años luz de la Tierra. Los datos revelan un puente de emisión de rayos X entre dos de los cúmulos en colisión, que coincide con las características de la materia faltante en el cosmos, que se podría ubicar en el llamado medio intergaláctico cálido-caliente (WHIM, según las siglas en inglés).
Buscando la materia perdida
El medio intergaláctico calido-caliente o WHIM es un plasma que los cosmólogos sugieren que existe en los espacios intergalácticos. El mismo contendría entre el 40 y el 50 por ciento de los bariones o materia ordinaria que existe actualmente en forma de plasma, átomos y moléculas en el Universo, en contraste con la desconocida materia oscura.
La materia “normal” faltante es uno de los grandes enigmas que nos entrega el cosmos. Se sabe que la distribución de materia y energía en todo el Universo incluye a una mayor parte de material que no podemos detectar y, por lo tanto, ni siquiera sabemos de qué está compuesto: el 68 por ciento en forma de energía oscura y el 27 por ciento como materia oscura.
También sabemos que el 5 por ciento restante es materia bariónica o “normal”, o sea toda aquella materia que podemos detectar y de la que está compuesto todo lo que vemos: estrellas, planetas, polvo cósmico, agujeros negros, galaxias, nubes o seres humanos, entre otras cosas. En función de la radiación remanente del Big Bang, conocida como fondo cósmico de microondas (CMB), los científicos han logrado determinar cuánta materia bariónica había en el momento de la explosión inicial.
Pero al estudiar los “ecos” del Big Bang descubrieron que la materia bariónica que nos rodea hoy en día no coincide en lo más mínimo con la que estaba presente en los inicios del cosmos: falta casi la mitad de ese material. ¿Dónde se encuentra? Para los astrónomos, una posibilidad cierta son los filamentos de gas que se ubican entre las galaxias, o sea el medio intergaláctico cálido-caliente (WHIM).
Una onda de choque reveladora
Sin embargo, localizar estas tenues estructuras en el espacio entre las galaxias ha sido muy complejo hasta hoy. Ahora, los científicos que utilizaron los datos de Chandra han informado su aparente identificación en Abell 98, según dos artículos científicos publicados en The Astrophysical Journal Letters y ArXiv.
Junto a la identificación de los filamentos gaseosos, que coinciden con las características predichas para el WHIM, los investigadores detectaron la presencia de una onda de choque, que es similar al estampido de un avión supersónico. Dicha onda surge cuando uno de los cúmulos de galaxias colisiona con otro cúmulo: según una nota de prensa, es la primera vez que los astrónomos encuentran una onda de choque de este tipo en un contexto como el de Abell 98.
La onda de choque es un descubrimiento importante, ya que es una parte clave del proceso de colisión inicial que eventualmente conducirá a una fusión de los grupos de galaxias. Además, la onda de choque está directamente relacionada con el descubrimiento del WHIM, porque su fuerza ha calentado el gas entre los cúmulos a medida que se producía la colisión.
En consecuencia, esto puede haber elevado la temperatura del gas en el filamento WHIM y haber permitido al mismo tiempo su detección en forma de rayos X: se estima que el filamento contiene unos 400 mil millones de veces la masa del Sol. Los cúmulos de galaxias, que incluyen miles de galaxias, enormes cantidades de gas caliente y abismales depósitos de materia oscura, son las estructuras más grandes del Universo que se mantienen unidas por efecto de la gravedad.
Referencias
Discovery of a Premerger Shock in an Intercluster Filament in Abell 98. Arnab Sarkar et al. The Astrophysical Journal Letters (2022). DOI:https://doi.org/10.3847/2041-8213/ac86d4
Suzaku Observations of the Cluster Outskirts and Intercluster Filament in the Triple Merger Cluster Abell 98. Gabriella E. Alvarez et al. ArXiv (2022). Aceptado para su publicación en The Astrophysical Journal. DOI:https://doi.org/10.48550/arXiv.2206.08430
