Resuelto uno de los mayores enigmas de la astronomía moderna

Utilizando una especie de “balanza cósmica” basada en la observación de ráfagas rápidas de radio, los astrónomos han descubierto que más de tres cuartas partes de la materia ordinaria del Universo se encuentra oculta en el gas tenue entre las galaxias. Así han podido realizar la primera medición detallada de la distribución de la materia ordinaria en la red cósmica.

Durante décadas, los astrónomos se han enfrentado a un misterio fundamental: al sumar toda la materia visible del universo —estrellas, planetas, gas y polvo— la cuenta no alcanza la cantidad de materia bariónica que predicen los modelos cosmológicos y las observaciones del universo primitivo. Aproximadamente la mitad de esa materia ordinaria, formada por protones y neutrones, parecía estar “perdida”.

El mayor mapa del universo ya está en la red: una ventana inédita al origen y evolución de las galaxias

La dificultad para encontrarla radica en que no emite suficiente luz ni radiación detectable con los telescopios tradicionales, al estar dispersa y en estado ionizado, es decir, como un gas de átomos separados en protones, neutrones y electrones.

Gracias a las FRB

Sin embargo, una nueva investigación publicada en Nature Astronomy ha permitido localizar esa materia faltante gracias a un fenómeno cósmico tan breve como poderoso: las ráfagas rápidas de radio (FRB, por sus siglas en inglés). Estas explosiones de energía, que duran apenas unos milisegundos, viajan por el espacio atravesando todo tipo de estructuras cósmicas.

A medida que recorren el universo, las FRB interactúan con los electrones libres que encuentran a su paso, lo que provoca un retraso característico en la llegada de las ondas de radio de diferentes frecuencias a la Tierra. Este retraso, conocido como medida de dispersión, permite estimar cuánta materia ionizada ha atravesado la señal, funcionando así como una especie de “báscula cósmica”.

Este estudio, liderado por un equipo internacional de astrónomos, ha utilizado una muestra sin precedentes de FRB, cuyas posiciones y galaxias de origen han sido identificadas con precisión. Esto ha permitido calcular la distancia recorrida por las ráfagas y, por tanto, medir con exactitud la cantidad de materia que han encontrado en su camino.

Reparto de materia

El análisis no se limita a sumar toda la materia dispersa, sino que emplea un método innovador que separa la contribución de cada región atravesada: el gas de nuestra propia galaxia, el material presente en la galaxia anfitriona de la FRB, el gas caliente y difuso que se extiende entre las galaxias —conocido como medio intergaláctico— y el gas atrapado en los enormes halos de materia oscura que rodean a las galaxias y cúmulos.

Gracias a este enfoque, los investigadores han podido determinar con precisión cómo se reparte la materia bariónica en el universo actual. El resultado es revelador: la mayor parte de la materia ordinaria, cerca del 80%, se encuentra en el medio intergaláctico, es decir, en el gas ionizado y extremadamente tenue que forma una especie de red cósmica entre las galaxias. Solo una fracción mucho menor, alrededor del 11%, está contenida en los halos de galaxias y cúmulos, esas grandes estructuras invisibles que actúan como andamios del universo. El resto de la materia bariónica se reparte entre el gas frío que reside en las galaxias y la materia condensada en estrellas y remanentes estelares, que en conjunto no superan el 10% del total.

Menos gas

Este hallazgo descarta la hipótesis de que la materia perdida pudiera estar oculta en los halos gaseosos que rodean a las galaxias. Por el contrario, muestra que estos halos contienen menos gas de lo esperado, probablemente porque potentes procesos, como los vientos generados por la formación estelar o la actividad de agujeros negros supermasivos, expulsan el material hacia el espacio intergaláctico, enriqueciendo la red cósmica y dejando los halos relativamente vacíos.

El estudio también confirma que existe un límite inferior en la cantidad de materia que puede estar contenida en estrellas, lo que tiene implicaciones directas para los modelos de formación estelar y la distribución de masas de las estrellas en el universo.

Además, la medición precisa de la densidad total de materia bariónica obtenida con esta técnica coincide notablemente con los valores deducidos del universo primitivo, lo que refuerza la validez del modelo cosmológico estándar y demuestra la capacidad de las FRB para resolver uno de los grandes enigmas de la astronomía moderna, según los autores de este trabajo.