Miden la cantidad total de materia del Universo

Los investigadores determinaron que el 31,5% de todo lo que existe en el Universo es materia (tanto ordinaria como oscura). El 68,5% restante es «algo» llamado «energía oscura», de la que se sabe muy poco pero que podría de algún modo ser responsable de que el Universo se esté expandiendo cada vez más deprisa.

«Para poner ese porcentaje de materia en contexto —explica Mohamed Abdullah, primer firmante del estudio— si toda la materia del Universo se distribuyera uniformemente en el espacio, tendríamos una densidad media de apenas seis átomos de hidrógeno por cada metro cúbico . Sin embargo, y dado que sabemos que alrededor del 80% de toda esa materia es materia oscura, en realidad la mayor parte de ella no consiste en átomos de hidrógeno, sino en un tipo de materia que los cosmólogos aún no comprenden».

Nadie hasta ahora, en efecto, ha conseguido «ver» materia oscura, cinco veces más abundante que la materia «ordinaria» que forma estrellas y galaxias y que podemos calcular midiendo sus efectos gravitatorios. Dado que no emite radiación alguna, resulta indetectable por ninguno de nuestros instrumentos. Y tampoco se sabe de qué partículas (nunca vistas tampoco) podría estar hecha. El 31% hallado por los científicos, pues, se divide en cerca de un 4,5% de materia ordinaria y un 27,5% de materia oscura.

Según explica Abdullah, una técnica bien probada para determinar la cantidad total de materia del Universo es comparar, en simulaciones informáticas, el número observado y la masa de cúmulos de galaxias por unidad de volumen de espacio. Debido a que los cúmulos de galaxias actuales se formaron a partir de materia que colapsó bajo su propia gravedad a lo largo de miles de millones de años, el número de cúmulos que se observan en la actualidad es muy sensible a las condiciones cosmológicas generales y, en particular, a la cantidad total de materia disponible .

«Un mayor porcentaje de materia —prosigue el científico— daría lugar a más cúmulos. El principal desafío para nuestro equipo fue precisamente calcular el número 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, y no podemos verla a través de los telescopios».

Para superar esta dificultad, el equipo de astrónomos de la Universidad de California desarrolló primero una herramienta cosmológica llamada GallWeight , capaz de medir la masa de un cúmulo concreto de galaxias utilizando las órbitas de las galaxias individuales que lo forman. Luego, los científicos aplicaron su herramienta a las observaciones del Sloan Digital Sky Survey, un proyecto que pretende cartografiar una cuarta parte del cielo visible, y crearon GallWCat19, un catálogo de cúmulos de galaxias que es de uso público. Finalmente, compararon el número de cúmulos del nuevo catálogo con las simulaciones para así determinar la cantidad total de materia que contiene el Universo.

«Hemos conseguido llevar a cabo una de las mediciones más precisas nunca realizadas utilizando la técnica de cúmulos de galaxias —dice por su parte Gillian Wilson, coautora de la investigación—. Además, este es el primer caso de uso de la técnica de órbitas galácticas que ha obtenido un valor acorde a los conseguidos por equipos que utilizaron otras técnicas, como anisotropías cósmicas de fondo de microondas, oscilaciones acústicas bariónicas, supernovas del tipo 1A o lentes gravitacionales».

Anatoly Klypin, tercer autor del estudio, asegura por su parte que «una gran ventaja de utilizar nuestra técnica de órbitas galácticas GallWeight fue que nuestro equipo pudo determinar una masa para cada cúmulo individual en lugar de depender de métodos estadísticos más indirectos ».

De este modo, y al combinar sus resultados con los de otros equipos que utilizaron diferentes métodos, Abdullah y sus colegas obtuvieron la mejor estimación combinada hecha hasta ahora, concluyendo que la materia (ordinaria y oscura) constituye el 31.5 de todo lo que existe en el Universo, con un margen de error de apenas el 1,3%.

La energía oscura, el 68,5% del Universo que aún nos queda por comprender tendrá, por ahora, que esperar.