La cantidad de materia total en el universo es muy difícil de medir. De hecho, es tan difícil porque gran parte de las cosas que hay en el universo no se muestran. O no hemos encontrado la forma de que se muestren. Sin embargo, ahora un nuevo estudio publicado en la revista científica The Astrophysical Journal ha tratado de llegar a una conclusión. ¿Cuál es la cantidad total de materia en el universo?
Hay que empezar hablando sobre la materia oscura y la energía oscura. Se llaman así porque no hemos sigo capaces de verlas directamente, al menos por el momento. Aunque sí hay observaciones astrofísicas que solo se pueden explicar con su existencia. Por ejemplo, llamamos energía oscura a la fuerza desconocida que impulsa la expansión del universo.
Pero además de la energía oscura, también hay materia y materia oscura. Averiguar la proporción de cada uno de estos tres factores "es un desafío", apuntan desde ScienceAlert. Sin embargo, parece que sí han podido conseguirlo desde el equipo del astrónomo Mohamed Abdullah de la Universidad de California, Riverside y el Instituto Nacional de Investigación de Astronomía y Geofísica en Egipto.
El estudio de la materia total dice que la materia normal y la materia oscura combinadas constituyen el 31,5% de la densidad materia-energía del universo. El resto, el 68,5%, es energía oscura.
"Para poner esa cantidad de materia en contexto, si toda la materia del Universo se distribuyera uniformemente por el espacio, correspondería a una densidad de masa promedio igual a sólo unos seis átomos de hidrógeno por metro cúbico", explicó. "Sin embargo, dado que sabemos que el 80% de la materia es en realidad materia oscura, la mayor parte de esta materia no consiste en átomos de hidrógeno, sino en un tipo de materia que los cosmólogos aún no comprenden".
Es muy importante conocer la energía y la materia oscura para entender con más profundidad el universo, cómo funciona. Hay que conocer mejor la tasa de expansión para mejorar cómo evoluciona el universo en su totalidad. Por tanto, acotar las propiedades de la energía oscura es una tarea muy importante para la cosmología. Y se puede hacer de varias maneras diferentes.
Conocer la cantidad de materia en el universo
El equipo de Abdullah utilizó un "método basado en la forma en que las cosas se mueven en los cúmulos de galaxias: grupos de hasta miles de galaxias unidas gravitacionalmente". Es decir, los cúmulos están formados por materia que se ha unido desde el inicio del universo, hace unos 13,8 mil millones de años, bajo la gravedad. Y, por tanto, son una buena herramienta para medir la cantidad de materia en el universo.
Contar los cúmulos puede ser una forma de hacerlo, pero no es nada fácil. "El gran desafío para nuestro equipo fue medir la cantidad de cúmulos. Y luego determinar qué respuesta era la correcta. Pero es difícil medir la masa de cualquier cúmulo de galaxias con precisión porque **la mayor parte de la materia es oscura, por lo que no podemos verlo con telescopios", reconoce el investigador principal de este estudio.
Para poder hacerlo correctamente usaron una técnica llamada GalWeight. Esta técnica, explican desde ScienceAlert, "utiliza las órbitas de las galaxias dentro y alrededor de un cúmulo para determinar qué galaxias pertenecen realmente a un cúmulo dado y cuáles no, con más del 98% de precisión". Esto hace más preciso el censo de el grupo que se observa y lo que a su vez conduce a un cálculo de masa más preciso.
El astrónomo Anatoly Klypin de la Universidad Estatal de Nuevo México lo explica así:
"Una gran ventaja de usar nuestra técnica de órbita galáctica GalWeight fue que nuestro equipo pudo determinar una masa para cada cúmulo individualmente en lugar de depender de métodos estadísticos más indirectos".
Tras aplicar esta técnica a las observaciones del Sloan Digital Sky Survey, se creó un catálogo de cúmulos de galaxias. "Estos cúmulos se compararon luego con simulaciones numéricas de galaxias para calcular la cantidad total de materia en el Universo", indican.
¿Es bueno el resultado?
Ahora que ya tenemos un resultado a la pregunta de cuánta materia total hay en el universo, hay que comprobar que es correcta. Esto tampoco es fácil porque realmente no podemos estar seguros. Sin embargo, lo que sí podemos saber es que el cálculo es bastante parecido a otras mediciones. Así pues, que esta técnica diga que el 31,5% es materia y 68,5%, energía oscura, hace de ella bastante precisa.
"Hemos logrado hacer una de las mediciones más precisas jamás realizadas utilizando la técnica de cúmulos de galaxias", comentó la astrónoma Gillian Wilson de UC Riverside.
Si esta técnica es tan exacta como parece en un principio, quizás pronto podamos saber más sobre toda la materia que hay en el universo. Incluso si la hipótesis de la existencia de la materia y energía oscura es correcto. O si hay que explicar de otra manera el hecho de que el universo se expanda más rápido de lo previsto o que las galaxias se comporten como si tuvieran materia más allá de la que se puede observar. ¿Estamos más cerca de conocer los secretos del universo?