¿Cual es la cantidad precisa de materia en el Universo?
Un equipo dirigido por científicos de la Universidad de California, Riverside, ha obtenido una respuesta. El equipo determinó que la materia constituye el 31% de la cantidad total de materia y energía en el universo, y el resto consiste en energía oscura.
Uno de los principales objetivos de la cosmología es medir con precisión la cantidad total de materia en el universo, un ejercicio abrumador incluso para los más competentes en matemáticas.
“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”. […] “Sin embargo, dado que sabemos que el 80% de la materia es en realidad materia oscura, en realidad, la mayor parte de esta materia no consiste en átomos de hidrógeno, sino en un tipo de materia que los cosmólogos aún no comprenden”.
Dijo Mohamed Abdullah, estudiante de posgrado en el Departamento de Física y Astronomía de la Universidad de California Riverside, y uno de los autores de la investigación.
Abdullah explicó que una técnica bien probada para determinar la cantidad total de materia en el universo es comparar el número observado y la masa de cúmulos de galaxias por unidad de volumen con predicciones de simulaciones numéricas. Debido a que los cúmulos de galaxias actuales se han formado a partir de materia que colapsó durante miles de millones de años bajo su propia gravedad, el número de cúmulos observados en la actualidad es muy sensible a las condiciones cosmológicas y, en particular, a la cantidad total de materia.
“Un mayor porcentaje de materia resultaría en más grupos”. […] “El desafío de ‘Ricitos de oro’ para nuestro equipo fue medir la cantidad de cúmulos y luego determinar qué respuesta era ‘la correcta’. Pero es difícil medir con precisión la masa de cualquier cúmulo de galaxias porque la mayor parte de la materia es oscura, por lo que no podemos verla con telescopios”.
Dijo Mohamed Abdullah.
Para superar esta dificultad, el equipo de astrónomos liderado por la UCR desarrolló primero “GalWeight”, una herramienta cosmológica para medir la masa de un cúmulo de galaxias utilizando las órbitas de sus galaxias miembros. Luego, los investigadores aplicaron su herramienta a las observaciones del Sloan Digital Sky Survey (SDSS) para crear “GalWCat19”, un catálogo de cúmulos de galaxias disponible públicamente. Finalmente, compararon el número de grupos en su nuevo catálogo con simulaciones para determinar la cantidad total de materia en el universo.
“Hemos logrado realizar una de las mediciones más precisas jamás realizadas utilizando la técnica de cúmulos de galaxias”. […] “Además, este es el primer uso de la técnica de la órbita galáctica que ha obtenido un valor acorde con los obtenidos por equipos que utilizaron técnicas no agrupadas como anisotropías cósmicas de fondo de microondas, oscilaciones acústicas bariónica, supernovas de tipo Ia o lentes gravitacionales”.
Dijo Gillian Wilson, profesora de física y astronomía en Riverside y coautora de la investigación.
“Una gran ventaja de utilizar 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”.
Dijo Anatoly Klypin, experto en simulaciones numéricas y cosmología y coautor de la investigación.
Al combinar su medición con las de los otros equipos que utilizaron diferentes técnicas, el equipo liderado por la UCR pudo determinar el mejor valor combinado, concluyendo que la materia constituye el 31,5 +/- 1,3% de la cantidad total de materia y energía en el universo.
El estudio fue publicado en el Astrophysical Journal.