Los astrónomos han buscado durante mucho tiempo comprender dónde se esconde la mitad de la materia ordinaria del Universo. La mitad del 15% de la materia ordinaria del universo (el 85% restante es materia oscura) no puede contabilizarse en las estrellas y los gases brillantes observados hasta ahora.
Esta búsqueda podría finalmente dar frutos gracias a un descubrimiento importante que involucra halos de gas hidrógeno ionizado alrededor de las galaxias.
Un equipo internacional ha utilizado un método innovador para detectar este gas invisible. Al superponer imágenes de más de un millón de galaxias, pudieron observar variaciones sutiles en el fondo cósmico de microondas. Estas variaciones revelan la presencia de un halo de gas mucho más extenso de lo esperado alrededor de las galaxias.
Representación artística del halo de gas hidrógeno caliente que rodea la Vía Láctea y dos galaxias satélite, las Nubes de Magallanes. Este halo contiene suficiente gas para resolver el misterio de la materia faltante.
Crédito: NASA/CXC/M.Weiss; NASA/CXC/Ohio State/A Gupta et al Los investigadores aprovecharon el efecto Sunyaev-Zel'dovich cinemático, una técnica que permite medir la dispersión de electrones en el gas ionizado. Este enfoque permitió mapear la distribución del gas alrededor de las galaxias con una precisión sin precedentes. Los resultados sugieren que los agujeros negros supermasivos en el centro de las galaxias juegan un papel clave en la dispersión de este gas.
Las simulaciones actuales de formación de galaxias podrían requerir ajustes importantes. Los nuevos modelos deberán integrar esta actividad más intensa de los agujeros negros, que expulsan el gas mucho más allá de los límites estimados anteriormente. Este descubrimiento también abre nuevas perspectivas para el estudio de la estructura a gran escala del Universo.
El equipo colaboró con investigadores de todo el mundo, utilizando datos del Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) y del telescopio cosmológico de Atacama (ACT). Estos instrumentos proporcionaron mediciones precisas del fondo cósmico de microondas y de las galaxias estudiadas. Los resultados están en proceso de revisión por pares para su publicación en
Physical Review Letters.
Este descubrimiento resuelve un conflicto importante entre las observaciones astronómicas y los modelos cosmológicos. Muestra que la materia faltante estaba ante nuestros ojos, pero en una forma demasiado difusa para ser detectada con los métodos tradicionales. Las implicaciones para la cosmología son amplias, especialmente para comprender la distribución de la materia en el Universo.
Los próximos pasos incluyen análisis más detallados con simulaciones para refinar estos resultados. Los investigadores también esperan utilizar esta técnica para sondear el Universo primitivo. Esto podría proporcionar pistas valiosas sobre las leyes de la física en los primeros instantes del Universo.
¿Qué es el efecto Sunyaev-Zel'dovich cinemático?
El efecto Sunyaev-Zel'dovich cinemático es un fenómeno donde los fotones del fondo cósmico de microondas son dispersados por los electrones en el gas ionizado. Esta dispersión provoca ligeras variaciones de temperatura en el fondo cósmico, revelando la presencia y distribución del gas.
Este efecto permite a los astrónomos detectar estructuras de gas demasiado frías y difusas para ser observadas directamente. Es particularmente útil para estudiar el medio intergaláctico caliente, un componente importante pero difícil de observar del Universo.
Las mediciones de este efecto requieren instrumentos extremadamente sensibles, como el telescopio cosmológico de Atacama. Los datos recopilados pueden luego analizarse para mapear la distribución del gas alrededor y entre las galaxias.
¿Por qué los agujeros negros supermasivos expulsan gas?
Los agujeros negros supermasivos en el centro de las galaxias pueden volverse muy activos, tragando grandes cantidades de materia. Esta actividad genera chorros de partículas y vientos poderosos que expulsan el gas circundante lejos del centro galáctico.
Este proceso, llamado retroalimentación galáctica, juega un papel crucial en la regulación de la formación estelar. Al expulsar gas, los agujeros negros limitan la cantidad de materia disponible para formar nuevas estrellas, influyendo así en la evolución de las galaxias.
Las nuevas observaciones sugieren que esta retroalimentación es más vigorosa y extensa de lo esperado. Los agujeros negros podrían estar activos en diferentes etapas de su vida, no solo durante su fase de crecimiento inicial.
Fuente: arXiv