Una rápida ráfaga de radio revela un tesoro cósmico oculto durante décadas.

Materia faltante: El gran enigma del universo

Nuestro universo se compone de dos tipos principales de materia: materia oscura y materia ordinaria. La materia oscura constituye la mayor parte, pero es invisible y solo puede detectarse mediante su influencia gravitatoria. En cambio, la materia ordinaria, que incluye átomos, planetas y todo lo demás que podemos ver, representa apenas el 16 % de la materia total.

Một nghiên cứu mới đã xác định chính xác vật chất

Un nuevo estudio ha identificado la materia "faltante" en el universo utilizando ráfagas de radio rápidas (FRB, por sus siglas en inglés), señales de radio cortas y brillantes provenientes de galaxias distantes, como guía. Esta ilustración muestra una FRB brillante viajando a través de la niebla entre galaxias, conocida como medio intergaláctico. Las longitudes de onda más largas, representadas en rojo, se ralentizan en comparación con las longitudes de onda más cortas, más azules, lo que permite a los astrónomos "pesar" la materia normalmente invisible. Crédito: Melissa Weiss/CfA

Según los modelos cosmológicos, la mayor parte de esta materia ordinaria no se concentra en estrellas ni planetas, sino que está ampliamente dispersa en el espacio intergaláctico. Sin embargo, debido a su densidad extremadamente baja, aproximadamente la mitad de esta materia ha escapado durante mucho tiempo a la observación científica .

FRB: Luz del universo distante

En un estudio publicado en la revista Nature Astronomy, investigadores de Caltech y del Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica (CfA) hallaron la respuesta. Utilizaron ráfagas de radio rápidas (FRB), breves pero intensas ráfagas de energía, para detectar la materia faltante.

"Las FRB brillan a través de la niebla del medio intergaláctico, y al medir con precisión la velocidad a la que se ralentiza la luz, podemos cuantificar esa niebla, incluso si es demasiado tenue para verla", explica Liam Connor, profesor asociado de Harvard y autor principal del estudio.

Datos de explosiones sin precedentes

Sơ đồ của họa sĩ này mô tả một số trong 60 FRB trong nghiên cứu—FRB 20221219A, FRB 20231220A và FRB 20240123A—được sử dụng để theo dõi hành trình của khí qua không gian giữa các thiên hà và lập bản đồ mạng lưới vũ trụ. Nguồn: Jack Madden/CfA, IllustrisTNG Simulations

Este diagrama artístico representa algunas de las 60 FRB del estudio —FRB 20221219A, FRB 20231220A y FRB 20240123A— utilizadas para rastrear la trayectoria del gas a través del espacio intergaláctico y cartografiar la red cósmica. Crédito: Jack Madden/CfA, IllustrisTNG Simulations

El equipo analizó 69 FRB diferentes, con distancias comprendidas entre 11,74 millones y 9100 millones de años luz. Cabe destacar que la FRB más distante del estudio, denominada FRB 20230521B, es la FRB más lejana jamás registrada. De estas, 39 fueron identificadas por el Deep Synoptic Array-110 (DSA-110) del Observatorio Radioastronómico de Owen Valley (Owen Valley Radio Observatory) de Caltech, una red de telescopios diseñada específicamente para detectar y localizar FRB. Las 30 FRB restantes procedían de otros telescopios de todo el mundo , principalmente del Australian Square Kilometre Array Pathfinder (SKA).

El enfoque de los científicos es como ver la "sombra" de la materia. El profesor Vikram Ravi, de Caltech, lo comparó así: "Es como si viéramos las sombras de todos los bariones, con las FRB como contraluz... Si ves a una persona frente a ti, puedes saber mucho sobre ella. Pero si solo ves su sombra, sabes que está ahí y puedes estimar su tamaño".

Nuevo potencial para la cosmología

Los resultados del estudio muestran que el 76% de la materia ordinaria del universo se encuentra en el espacio intergaláctico, el 15% en los halos galácticos y el resto se concentra en las galaxias. Esta distribución coincide con las predicciones de las simulaciones, pero esta es la primera vez que se confirma mediante observaciones reales.

Ý tưởng của nghệ sĩ này mô tả vật chất thông thường trong lớp khí mỏng, ấm tạo nên môi trường liên thiên hà (IGM)—thứ mà các nhà khoa học khó có thể quan sát trực tiếp cho đến nay. Các màu sắc ánh sáng khác nhau di chuyển với tốc độ khác nhau trong không gian. Ở đây, nghệ sĩ đã sử dụng màu xanh lam để làm nổi bật các vùng dày đặc hơn của mạng lưới vũ trụ, chuyển sang ánh sáng đỏ hơn cho các vùng chân không. Nguồn: Jack Madden, IllustrisTNG, Ralf Konietzka, Liam Connor/CfA

Esta ilustración representa la materia ordinaria en el gas tenue y cálido que conforma el medio intergaláctico (MIG), algo que los científicos han tenido dificultades para observar directamente hasta ahora. Los distintos colores de la luz viajan a diferentes velocidades por el espacio. Aquí, el artista ha utilizado el azul para resaltar las regiones más densas de la red cósmica, cambiando a un tono más rojizo para las regiones de vacío. Crédito: Jack Madden, IllustrisTNG, Ralf Konietzka, Liam Connor/CfA

El descubrimiento no solo resuelve un gran misterio, sino que también abre una nueva vía para la cosmología. Los datos de las FRB podrían ayudar a los científicos a comprender mejor la evolución de las galaxias e incluso a determinar la masa de las partículas subatómicas llamadas neutrinos, un elemento clave para ir más allá del Modelo Estándar de la física de partículas.

Según el profesor Ravi, esto es solo el principio. En el futuro, el radiotelescopio DSA-2000, situado en el desierto de Nevada y que se espera que detecte hasta 10 000 FRB al año, promete llevarnos a descifrar aún más los secretos del universo.

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