Avistan por primera vez la red cósmica que une al Universo

Cuásar Derechos de autor de la imagen S. Cantalupo UC Santa Cruz
Image caption El cuásar UM 287 (el punto brillante en el centro) ilumina la nube de gas más grande jamás vista en el Universo.

Los hilos de la materia oscura que se esconden tras el Universo visible han mostrado su rastro por primera vez, dicen los científicos.

Derechos de autor de la imagen A. KlypinJ. PrimackS. Cantalupo
Image caption Un cuásar intenso puede iluminar como una linterna parte de la red cósmica que lo rodea.

La teoría cosmológica supone que las galaxias están incrustadas en una red cósmica de "cosas", muchas de las cuales son materia oscura.

Los astrónomos obtuvieron las primeras imágenes directas de una parte de esta red, al aprovechar el hecho de que un objeto luminoso llamado cuásar puede actuar como una lámpara de flash cósmica.

El cuásar ilumina a una nube de gas cercana que mide dos millones de años luz, tal como sostiene el trabajo publicado por la revista especializada Nature.

Y el gas brillante parece mostrar trazos de materia oscura subyacente.

El cuásar, que está a 10.000 millones de años luz de distancia, alumbra en la dirección adecuada para revelar una nube de gas frío.

Fuerza gravitatoria

Desde hace algunos años, los cosmólogos han venido desarrollado simulaciones computarizadas de la estructura del Universo para construir "el modelo estándar de la cosmología".

Para ello utilizan como punto de partida la radiación cósmica de microondas o radiación del fondo cósmico, correspondiente a las observaciones de Universo temprano visible recogidas por instrumentos como los del observatorio espacial Planck.

Sus cálculos sugieren que a medida que el Universo crece y se forma, la materia se arracima en filamentos y nodos bajo la fuerza de gravedad, como una gigante red cósmica.

Los nuevos resultados obtenidos gracias al telescopio de 10m Keck, en Háwai, son fruto del trabajo de científicos de la Universidad de California, Santa Cruz, EE.UU., y el Instituto de Astronomía Max Planck en Heidelberg, Alemania.

Constituyen las primeras observaciones directas de gas frío decorando semejantes filamentos de red cósmica.

Derechos de autor de la imagen Other
Image caption En la imagen, una sección de 10 millones de años luz de ancho de una simulación del Universo temprano muestra como la materia se fusiona en galaxias conectadas por filamentos de gas.

La red sugerida por el modelo estándar está formada principalmente por la misteriosa "materia oscura". Aunque es invisible en sí misma, esta elusiva materia ejerce fuerzas gravitacionales sobre la luz visible y la materia ordinaria cercana.

Enormes montones de materia oscura tuercen la luz que pasa cerca de ellos a través de un proceso llamado lente gravitatoria, y esto ha permitido mediciones anteriores de su distribución.

Pero es difícil utilizar este método para ver la materia oscura muy distante, y la materia común fría también es difícil de detectar.

El brillante hidrógeno iluminado por el lejano cuásar en estas nuevas observaciones esboza un filamento oculto de materia oscura, atraído hacia él por la gravedad, según el análisis de los investigadores.

Linterna

"Esta es una nueva forma de detectar filamentos. Pareciera que tienen un cuásar muy brillante en una geometría rara", dijo Alexandre Refregier, del Instituto Suizo de Tecnología ETH en Zúrich, quien no estuvo involucrado en este estudio, al ser consultado por la BBC.

"Si de hecho la gravedad está haciendo el trabajo en un Universo en expansión, esperamos ver una red cósmica y es importante detectar la estructura de esa red".

"Lo que se espera es que la materia oscura domine la masa y forme estas estructuras, y luego la materia ordinaria, el gas, las estrellas, y todo lo demás, esbocen los filamentos y las estructuras que están definidos por las dinámicas de la materia oscura".

"Los filamentos han sido detectados indirectamente con anterioridad utilizando lentes gravitacionales, las cuales nos permiten ver la distribución de la materia oscura".

"Parte de la materia común ha formado estrellas, que podemos ver, pero otro componente es el gas. Si el gas está muy caliente emite rayos X y puede verse utilizando telescopios de rayos X. Otras técnicas para detectar el gas más frío ahora incluyen el método aquí descrito", añadió Refregier en relación con el nuevo estudio.

Sebastiano Cantalupo, uno de los autores de este trabajo, y otros han usado este método previamente para buscar gas brillante alrededor de cuásares, y han visto galaxias oscuras.

"Las galaxias oscuras son partes mucho más densas y pequeñas de la red cósmica. En esta nueva imagen, también vemos galaxias oscuras, además de la nébula mucho más extendida y difusa", explicó Cantalupo, de la Universidad de California, Santa Cruz.

"Algo de este gas se convertirá en galaxias, pero la mayor parte permanecerá difuso y nunca formará estrellas".

"La luz del cuásar es como el haz de luz de una linterna, y en este caso tuvimos suerte de que la linterna esté apuntando hacia la nébula y haciendo que brille el gas. Creemos que esto es parte de un filamento que puede ser más extenso, pero sólo vemos la parte que está iluminada por la luz emitida por el cuásar".

Mientras que las observaciones apoyan la idea general de una red cósmica de estructuras filamentosas sugerida por las simulaciones cosmológicas, los investigadores dicen que sus resultados indican que hay alrededor de 10 veces más gas en la nébula que el previsto de las simulaciones computarizadas típicas.

Según los científicos, esto puede deberse a las limitaciones en la resolución espacial de los modelos actuales, o –lo que es aún más interesante– puede ser porque los modelos basados en la red se están perdiendo algunos aspectos de la física subyacente en cómo las galaxias se forman, evolucionan e interactúan con cuásares.

"Ahora tenemos medidas muy precisas de la cantidad de materia ordinaria y materia oscura en el Universo", explicó Refregier.

"Podemos observar sólo una fracción de la materia, así que la pregunta es qué forma toma el resto. Estos resultados pueden suponer que gran parte toma la forma aquí detectada".

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