Un esfuerzo gigantesco realizado por un enorme equipo internacional de científicos nos ha proporcionado recientemente el mapa más preciso de toda la materia en el Universo obtenido hasta la fecha.

Al combinar datos de dos grandes encuestas, la colaboración internacional ha revelado dónde se encuentra y dónde no toda la basura del Universo, no solo la materia normal que conforma los planetas, estrellas, polvo, agujeros negros y galaxias, sino también la materia oscura: la misteriosa masa invisible que genera más gravedad de lo que la materia normal puede explicar.

El mapa resultante, que muestra dónde se ha congregado la materia durante los 13.800 millones de años de vida del Universo, será una referencia valiosa para los científicos que buscan entender cómo evolucionó el Universo.

De hecho, los resultados ya muestran que la materia no está distribuida exactamente como se pensaba, lo que sugiere que podría faltar algo en el modelo cosmológico estándar actual.

Según los modelos actuales, en el momento del Big Bang, toda la materia del Universo se condensó en una singularidad: un punto único de densidad infinita y calor extremo que de repente explotó y expulsó quarks que rápidamente se combinaron para formar una sopa de protones, neutrones y núcleos. Los átomos de hidrógeno y helio aparecieron unos pocos cientos de miles de años después; a partir de estos, se formó todo el Universo.

Cómo se expandieron, enfriaron, se agruparon, formaron estrellas, rocas y polvo estos átomos tempranos es un trabajo de investigación basado en cómo el Universo que nos rodea se ve hoy. Y una de las pistas principales que hemos utilizado es dónde se encuentra toda la materia ahora, porque los científicos pueden trabajar hacia atrás para descubrir cómo llegó allí.

Sin embargo, no podemos ver todo. De hecho, la mayoría de la materia en el Universo – alrededor del 75 por ciento – es completamente invisible para nuestros métodos actuales de detección.

Solo la hemos detectado indirectamente, porque genera campos gravitatorios más fuertes de lo que debería haber solo en base a la cantidad de materia normal. Esto se manifiesta en fenómenos como galaxias girando más rápido de lo que deberían y una pequeña peculiaridad del Universo que llamamos lente gravitatoria.

Cuando algo en el Universo tiene suficiente masa – por ejemplo, un cúmulo de miles de galaxias – el campo gravitatorio que lo rodea se vuelve lo suficientemente fuerte como para influir en la curvatura del espacio-tiempo en sí mismo.

Esto significa que cualquier luz que viaje a través de esa región del espacio lo hace a lo largo de un camino curvo, lo que resulta en una luz distorsionada y magnificada. Estas lentes también son más fuertes de lo que deberían ser si solo fueran creadas por materia normal.

Para mapear la materia en el Universo, los investigadores compararon los datos de la lente gravitatoria recopilados por dos encuestas diferentes: la Encuesta de Energía Oscura, que recopiló datos en longitudes de onda casi ultravioleta, visible e infrarroja cercana; y el Telescopio del Polo Sur, que recopila datos sobre el fondo cósmico de microondas, los débiles rastros de radiación que quedaron del Big Bang.

Los autores principales de los otros dos artículos son el físico Yuuki Omori del Instituto Kavli de Física Cosmológica y la Universidad de Chicago, y el científico del telescopio Tim Abbott del Observatorio Interamericano Cerro Tololo de NOIRLab.

El mapa resultante, basado en las posiciones de las galaxias, la lente gravitatoria de las galaxias y la lente gravitatoria del fondo cósmico de microondas, puede ser extrapolado para inferir la distribución de materia en el Universo.

Este mapa puede ser comparado con modelos y simulaciones de la evolución del Universo para ver si la distribución de materia observada coincide con la teoría.

Los investigadores realizaron algunas comparaciones y descubrieron que su mapa coincidía en su mayoría con los modelos actuales. Sin embargo, hubo pequeñas diferencias entre la observación y la predicción; los investigadores encontraron que la distribución de materia es menos agrupada y más uniformemente dispersa de lo que predicen los modelos.

Estos resultados sugieren que nuestros modelos cosmológicos actuales podrían necesitar algunos ajustes. Esto no es una revelación sorprendente ya que ha habido varias inconsistencias entre las observaciones y teorías cosmológicas, lo que indica que podríamos estar pasando por alto algunos aspectos esenciales. Sin embargo, los descubrimientos del equipo son consistentes con estudios anteriores. Aun así, cuanto más precisa y completa sea nuestra información, más probable es que resolvamos estas discrepancias.

Aún queda mucho trabajo por hacer, ya que estos hallazgos aún no son definitivos. Más encuestas ayudarán a refinar el mapa y confirmar o refutar las conclusiones del equipo. Además, el mapa en sí permitirá que otros científicos realicen sus propias investigaciones sobre los enigmáticos y turbios orígenes del Universo.

Si quieres leer la fuente original la liga de la investigación ha sido publicada en Physical Review D. Ver aqui: https://arxiv.org/abs/2203.12439