La FRB abandona su galaxia anfitriona como una brillante explosión de ondas de radio. Crédito: ICRAR.
Después de más de 20 años de búsqueda, los astrónomos han encontrado por fin la materia ordinaria que faltaba por detectar y resuelto uno de los grandes misterios de la cosmología moderna.
La materia ordinaria, constituida por los protones y neutrones que forman las estrellas y los planetas, representa solo un 5% de la densidad del universo, según las últimas estimaciones. El resto del universo es un 25% de materia oscura y un 70% de energía oscura, que nadie ha visto directamente.
Por las mediciones del Big Bang, los astrónomos han sabido cuánta materia había cuando comenzó la historia del universo, pero nunca habían localizado la mitad de esa materia que, según sus cálculos, debía estar en alguna parte.
Eso es lo que ha conseguido ahora un equipo internacional de astrónomos liderado por Jean-Pierre Macquart, del Centro Internacional de Investigación de Radioastronomía (ICRAR) en Australia. Los resultados se publican en la revista Nature.
La dificultad para encontrar la materia faltante era una cuestión de dimensiones: equivale a uno o dos átomos de una oficina ordinaria. Con los telescopios actuales no había sido posible hasta ahora detectarla.
Nuevo camino: FRB
Los investigadores pudieron detectar la materia faltante utilizando el fenómeno conocido como ráfagas de radio rápidas (FRB): breves destellos de energía que parecen provenir de direcciones aleatorias en el cielo y que duran solo milisegundos.
Los científicos aún no saben todavía qué origina estos destellos, pero contienen una energía equivalente a la cantidad liberada por el Sol en 80 años. Han sido difíciles de detectar porque los astrónomos no saben cuándo y dónde buscarlos.
Pero han servido para detectar la materia que faltaba: los astrónomos las han usado como estaciones cósmicas de seguimiento.
Diferentes frecuencias
Como estas FRB se dispersan también a través de la materia faltante, los astrónomos han medido las distancias que recorren y determinado así la densidad del universo.
Ha bastado medir las distancias que recorren seis FRB para encontrar la materia faltante: a medida que viajan a través del universo, los FRB se dispersan y ralentizan por la materia que atraviesan.
Cada frecuencia de energía de radio se ralentiza de manera diferente y ese fenómeno puede medirse: la materia que falta en el universo dispersa los FRB a diferentes frecuencias.
Telescopio clave
Para detectar y medir esas frecuencias, ha sido clave el radiotelescopio de la sonda australiana de kilómetros cuadrados CSIRO (ASKAP).
"ASKAP tiene un amplio campo de visión, aproximadamente 60 veces el tamaño de la Luna llena, y puede obtener imágenes en alta resolución", explica uno de los autores, Ryan Shannon, en un comunicado del ICRAR.
Y añade: "eso significa que podemos capturar las explosiones con relativa facilidad y luego determinar las ubicaciones de sus galaxias anfitrionas con una precisión increíble".
El equipo de investigación también precisó la relación entre lo lejos que está una ráfaga de radio rápida y cómo se dispersa a medida que viaja por el universo.
"Hemos descubierto el equivalente de la Ley Hubble-Lemaitre para galaxias, solo para ráfagas de radio rápidas", precisa Macquart. "La Ley Hubble-Lemaitre, descubierta en la década de 1920, sustenta todas las mediciones de galaxias a distancias cosmológicas".
La materia ordinaria, constituida por los protones y neutrones que forman las estrellas y los planetas, representa solo un 5% de la densidad del universo, según las últimas estimaciones. El resto del universo es un 25% de materia oscura y un 70% de energía oscura, que nadie ha visto directamente.
Por las mediciones del Big Bang, los astrónomos han sabido cuánta materia había cuando comenzó la historia del universo, pero nunca habían localizado la mitad de esa materia que, según sus cálculos, debía estar en alguna parte.
Eso es lo que ha conseguido ahora un equipo internacional de astrónomos liderado por Jean-Pierre Macquart, del Centro Internacional de Investigación de Radioastronomía (ICRAR) en Australia. Los resultados se publican en la revista Nature.
La dificultad para encontrar la materia faltante era una cuestión de dimensiones: equivale a uno o dos átomos de una oficina ordinaria. Con los telescopios actuales no había sido posible hasta ahora detectarla.
Nuevo camino: FRB
Los investigadores pudieron detectar la materia faltante utilizando el fenómeno conocido como ráfagas de radio rápidas (FRB): breves destellos de energía que parecen provenir de direcciones aleatorias en el cielo y que duran solo milisegundos.
Los científicos aún no saben todavía qué origina estos destellos, pero contienen una energía equivalente a la cantidad liberada por el Sol en 80 años. Han sido difíciles de detectar porque los astrónomos no saben cuándo y dónde buscarlos.
Pero han servido para detectar la materia que faltaba: los astrónomos las han usado como estaciones cósmicas de seguimiento.
Diferentes frecuencias
Como estas FRB se dispersan también a través de la materia faltante, los astrónomos han medido las distancias que recorren y determinado así la densidad del universo.
Ha bastado medir las distancias que recorren seis FRB para encontrar la materia faltante: a medida que viajan a través del universo, los FRB se dispersan y ralentizan por la materia que atraviesan.
Cada frecuencia de energía de radio se ralentiza de manera diferente y ese fenómeno puede medirse: la materia que falta en el universo dispersa los FRB a diferentes frecuencias.
Telescopio clave
Para detectar y medir esas frecuencias, ha sido clave el radiotelescopio de la sonda australiana de kilómetros cuadrados CSIRO (ASKAP).
"ASKAP tiene un amplio campo de visión, aproximadamente 60 veces el tamaño de la Luna llena, y puede obtener imágenes en alta resolución", explica uno de los autores, Ryan Shannon, en un comunicado del ICRAR.
Y añade: "eso significa que podemos capturar las explosiones con relativa facilidad y luego determinar las ubicaciones de sus galaxias anfitrionas con una precisión increíble".
El equipo de investigación también precisó la relación entre lo lejos que está una ráfaga de radio rápida y cómo se dispersa a medida que viaja por el universo.
"Hemos descubierto el equivalente de la Ley Hubble-Lemaitre para galaxias, solo para ráfagas de radio rápidas", precisa Macquart. "La Ley Hubble-Lemaitre, descubierta en la década de 1920, sustenta todas las mediciones de galaxias a distancias cosmológicas".
Cuestiones pendientes
El descubrimiento todavía deja gran parte del universo sin ser detectado. Se cree que alrededor del 30 por ciento de su materia es "materia oscura", indetectable con métodos ordinarios.
La materia detectada ahora, ordinaria o bariónica, representa solo una mínima fracción del contenido del Universo.
El resto, alrededor del 95 por ciento, está constituido por materia y energía oscuras que todavía no sabemos muy bien qué son y representan dos de los principales enigmas de la cosmología moderna.
Se cree además que el universo observable puede ser a su vez solo una mínima porción del universo existente. Podría ser imposible, por tanto, saber realmente si el universo está siendo completamente observado. Aunque ahora estamos un poco más cerca de conocerlo mejor.
El descubrimiento todavía deja gran parte del universo sin ser detectado. Se cree que alrededor del 30 por ciento de su materia es "materia oscura", indetectable con métodos ordinarios.
La materia detectada ahora, ordinaria o bariónica, representa solo una mínima fracción del contenido del Universo.
El resto, alrededor del 95 por ciento, está constituido por materia y energía oscuras que todavía no sabemos muy bien qué son y representan dos de los principales enigmas de la cosmología moderna.
Se cree además que el universo observable puede ser a su vez solo una mínima porción del universo existente. Podría ser imposible, por tanto, saber realmente si el universo está siendo completamente observado. Aunque ahora estamos un poco más cerca de conocerlo mejor.
Referencia
A census of baryons in the Universe from localized fast radio bursts. J.-P. Macquart et al. Nature volume 581, pages391–395(2020). DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-020-2300-2
A census of baryons in the Universe from localized fast radio bursts. J.-P. Macquart et al. Nature volume 581, pages391–395(2020). DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-020-2300-2