Los científicos encuentran la materia desaparecida del universo en la ‘niebla cósmica’ intergaláctica
Los investigadores han utilizado explosiones cósmicas llamadas ráfagas de radio rápida para iluminar el medio intergaláctico
Los astrónomos han luchado durante mucho tiempo para ver y estudiar el gas diluido y oscuro y el polvo entre las galaxias, representados en el concepto de este artista como filamentos azules y morados en una vasta ‘red cósmica’.
Mark Garlick/Science Photo Library/Getty Images
Faltaba la mitad del asunto ordinario del universo, hasta ahora.
Los astrónomos han usado explosiones de energía misteriosas pero poderosas llamadas Razones de radio rápidos (FRBS) para detectar la materia “normal” faltante del universo por primera vez.
Estas cosas que anteriormente faltan no son materia oscurala misteriosa sustancia que representa alrededor del 85% del universo material pero permanece invisible porque no interactúa con la luz. En cambio, es una materia ordinaria hecha de átomos (compuesto por bariones) que hace Interactuar con la luz, pero hasta ahora ha estado demasiado oscuro para ver.
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Aunque este rompecabezas podría no recibir tanta atención como el enigma de la materia oscura, al menos sabíamos cuál es esta materia faltante, mientras que la naturaleza de la materia oscura es desconocido – Pero su estado de AWOL ha sido un problema frustrante en cosmología sin embargo. El problema de la materia bariónica faltante ha persistido porque se extiende increíblemente finamente a través de Halos que rodean las galaxias y en nubes difusas que se derivan en el espacio entre las galaxias.
Ahora, un equipo de astrónomos descubrió y contabilizó esta materia cotidiana faltante utilizando FRBS para iluminar estructuras tenues que se encuentran entre nosotros y las fuentes distantes de estas breves pero poderosas ráfagas de ondas de radio.
“Los FRB brilan a través de la niebla del medio intergaláctico, y al medir con precisión cómo la luz se ralentiza, podemos sopesar esa niebla, incluso cuando es demasiado débil para ver”, dijo en una declaración del líder del equipo de estudio, un investigador del Centro de Astrofísica, Harvard & Smithsonian (CFA), en una declaración.
Cómo FRBS iluminan la materia faltante
Los FRB son pulsos de ondas de radio que a menudo duran solo milisegundos, pero en este breve tiempo pueden emitir tanta energía como el sol irradia en 30 años. Sus orígenes siguen siendo un misterio. Esto se debe a que la corta duración de estos destellos y el hecho de que la mayoría ocurra solo una vez los hace notoriamente difíciles de rastrear a su fuente.
Sin embargo, durante algún tiempo, su potencial para ayudar a “sopesar” el asunto entre galaxias ha sido evidente para los astrónomos. Aunque se han descubierto miles de FRB, no todos fueron adecuados para este propósito. Esto se debe a que, para actuar como un medidor de la materia entre el FRB y la Tierra, la ráfaga de energía debe tener un punto de origen localizado con una distancia conocida de nuestro planeta. Hasta ahora, los astrónomos solo han logrado realizar esta localización para aproximadamente 100 FRB.
Connor y sus colegas, incluido el profesor asistente del Instituto de Tecnología de California (CALTech), Vikram Ravi, utilizaron 69 FRB de fuentes a distancias de entre 11.7 millones a aproximadamente 9.1 mil millones de años luz de distancia. El FRB desde esta distancia máxima, FRB 20230521b, es la Fuente FRB más distante alguna vez descubierto.
El concepto de este artista muestra la luz de una radio rápida en su viaje a través del medio intergaláctico. Las longitudes de onda largas, que se muestran en rojo, se ralentizan en comparación con las longitudes de onda más cortas y más azules, lo que permite que los astrónomos “pesen” la materia ordinaria invisible.
De los 69 FRB utilizados por el equipo, 39 fueron descubiertos por una red de 110 radiotelescopios ubicados en el Observatorio de Radio Valle de Caltech (OVRO) llamada Matriz sinóptica profunda (DSA). El DSA fue construido con la misión específica de detectar y localizar FRB en sus galaxias de origen.
Una vez que esto se había hecho, los instrumentos en Hawaii Observatorio WM Keck y en el Observador de PalomarSe utilizaron cerca de San Diego, la medida de la distancia entre la Tierra y estas galaxias de fuente FRB.
Muchos de los FRB restantes fueron descubiertos por el Pathfinder de matriz de kilómetro cuadrado australiano (Askap), una red de radiotelescopios en Australia Occidental que se ha destacado en la detección y localización de FRBS desde que comenzó las operaciones.
A medida que los FRB pasan por la materia, la luz que las comprende se divide en diferentes longitudes de onda. Esto es como lo que sucede cuando la luz del sol pasa a través de un prisma y crea un patrón de difracción del arco iris.
El ángulo de la separación de estas diferentes longitudes de onda se puede usar para determinar cuánto asuntos se encuentra en las nubes o estructuras que pasan los FRB.
“Es como si estuviéramos viendo la sombra de todo el barionescon FRBS como la luz de fondo “, explicó Ravi.” Si ves a una persona frente a ti, puedes descubrir mucho sobre ellos. Pero si solo ves su sombra, todavía sabes que están allí y más o menos lo grandes que son “.
Los resultados del equipo les permitieron determinar que aproximadamente el 76% de la materia normal del universo acecha en el espacio entre las galaxias, conocida como la medio intergaláctico. Encontraron que un 15% adicional está encerrado en los vastos halos difusos alrededor de las galaxias. El 9% restante parece concentrarse dentro de las galaxias, tomando la forma de estrellas y gas galáctico frío.
La distribución calculada por el equipo está de acuerdo con las predicciones entregadas por simulaciones avanzadas del universo y su evolución, pero representa la primera evidencia observacional de esto.
Los resultados del equipo podrían llevar a una mejor comprensión de Cómo crecen las galaxias. Para Ravi, sin embargo, este es solo el primer paso para que FRB se convierta en una herramienta vital en cosmología, ayudando a nuestra comprensión del universo.
El siguiente paso en este desarrollo puede ser el radiotelescopio planificado de Caltech, DSA-2000. Esta matriz de radio, que se construirá en el desierto de Nevada, podría detectar y localizar hasta 10,000 FRB cada año.
Esto debería impulsar nuestra comprensión de estas poderosas explosiones de ondas de radio y aumentar su utilidad como sondas del contenido de materia bariónica del universo.
El equipo investigación fue publicado el lunes (16 de junio) en la revista Nature Astronomy.
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