Los científicos estiman que la materia oscura y la energía oscura representan el 95% del Universo y que el 5% restante está constituida por la materia bariónica, es decir, la materia ordinaria que forma los seres vivos, los planetas y las estrellas. Sin embargo, durante décadas, casi la mitad de esta materia tampoco se ha podido encontrar. Ahora, utilizando una técnica novedosa, un equipo en el que participa el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) ha descubierto que esta materia perdida se encuentra llenando el espacio entre las galaxias en forma de gas caliente de baja densidad. La misma técnica proporciona, además, una nueva herramienta que prueba que la atracción gravitacional experimentada por las galaxias es compatible con la Teoría de la Relatividad General. Estas investigaciones se publican hoy en tres artículos en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS).
Para diseñar la nueva técnica, se han analizado los cambios en el espectro electromagnético de las galaxias, su desplazamiento al rojo, causado por el enrojecimiento de la luz procedente de galaxias que se alejan de nosotros. En el Universo, las fuentes que se alejan muestran un espectro más rojo, y más azul aquellas que se nos acercan. Este proceso ha sido esencial para el desarrollo de la cosmología moderna. Hace casi cien años, Edwin Hubble descubrió que los desplazamientos al rojo de las galaxias aumentan con su distancia, proporcionando el primer apoyo observacional a la teoría del Big Bang. Desde entonces, los desplazamientos al rojo se han utilizado para asignar distancias a las galaxias y construir mapas tridimensionales de su densidad en el Universo.
En esta ocasión, se ha desarrollado una nueva metodología que estudia la estadística de mapas de desplazamientos al rojo de galaxias, ignorando la conversión a distancias. En un primer trabajo, el equipo demuestra que estos mapas son sensibles a la atracción gravitatoria entre galaxias en escalas cósmicas. En otro, el mismo equipo compara estos mapas con observaciones de la radiación del fondo cósmico de microondas y son capaces de realizar, por primera vez, un censo completo de materia ordinaria a lo largo del 90% de la vida del Universo.
“La mayor parte de la materia ordinaria es invisible para nosotros porque no está lo suficientemente caliente como para emitir energía. Sin embargo, al usar mapas de desplazamientos al rojo de las galaxias, encontramos que toda esta materia llena el espacio entre las galaxias”, explica Jonás Chaves-Montero, investigador del Donostia International Physics Center (DIPC) y autor principal de este trabajo.
Por último, como se recoge en un tercer artículo, los investigadores también utilizaron mapas de desplazamientos al rojo de las galaxias para estudiar la naturaleza de la gravedad. “A diferencia de enfoques anteriores, nuestro nuevo método no se basa en ninguna conversión del desplazamiento al rojo a distancia y se muestra robusto frente a ruido e impurezas en los datos. Gracias a ello, nos permite concluir con gran precisión que las observaciones son compatibles con la teoría de la gravedad de Einstein”, señala Carlos Hernández-Monteagudo, investigador del IAC y autor principal de este artículo.
Los trabajos han sido desarrollados por los científicos Carlos Hernández-Monteagudo, Jonás Chaves-Montero, Raúl Angulo y Giovanni Aricò, quienes plantearon las investigaciones durante su etapa dentro del Centro de Estudios de Física del Cosmos de Aragón (CEFCA), si bien ahora están vinculados a otros organismos científicos españoles, como el Instituto de Astrofísica de Canarias y el Donostia International Physics Center. En uno de los trabajos también participó J. D. Emberson, científico canadiense en el Argonne National Laboratory en Illinois, EE.UU.
Artículos:
Hernandez-Monteagudo, Carlos; Chaves-Montero, Jonas; Angulo, Raul E. “Angular Redshift Fluctuations: a New Cosmological Observable”. MNRAS: https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2019arXiv191112056H/abstract
Chaves-Montero, Jonas; Hernandez-Monteagudo, Carlos; Angulo, Raul E.; Emberson, J. D. “Measuring the evolution of intergalactic gas from z=0 to 5 using the kinematic Sunyaev-Zel'dovich effect”. MNRAS: https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2019arXiv191110690C/abstract
Hernández-Monteagudo, Carlos; Chaves-Montero, Jonás; Angulo, Raúl E.; Ariccò, Giovanni. “Tomographic Constraints on Gravity from Angular Redshift Fluctuations in the Late Universe”, MNRAS: https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2020arXiv200506568H/abstract
Contacto en el IAC:
- Carlos Hernández-Monteagudo: carlos.hernandez.monteagudo [at] iac.es (carlos[dot]hernandez[dot]monteagudo[at]iac[dot]es)
