Uno de los principales objetivos actuales de la cosmología es medir con alta precisión la cantidad total de materia en el universo. Ahora, un equipo de investigadores acaba de realizar una de las mediciones más precisas hasta la fecha.

De esa manera, determinaron que la materia normal y la oscura juntas representan un 31,5% de todo el universo; el otro 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 unos seis átomos de hidrógeno por metro cúbico”, dijo el primer autor Mohamed Abdullah.

«Sin embargo, dado que sabemos que el 80% de la materia (total) 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”, agrega.

El estudio fue publicado en The Astrophysical Journal.

¿Cómo se calculó esta cantidad?

Abdullah explicó que para determinar la cantidad total de materia en el universo se puede 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 formaron a partir de materia que se ha aglomerado durante miles de millones de años debido a 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 cúmulos”, dijo Abdullah. Con esto, el mayor desafío para el equipo era medir la cantidad de cúmulos y luego determinar qué cantidad de materia podría producirlos.

Esto, sin embargo, es muy complicado. Medir con precisión la masa de cualquier cúmulo de galaxia es una tarea compleja debido a que la mayor parte de la materia es materia oscura. Esto quiere decir que no se puede observar con telescopios.

Midiendo la masa de cúmulos de galaxias

Para superar este gran obstáculo, el equipo desarrolló primero una herramienta cosmológica para medir la masa de un cúmulo de galaxias y la llamaron GalWeight. Esta herramienta se aplicó a las observaciones recopiladas por el Sloan Digital Sky Survey y creó un catálogo de cúmulos de galaxias. Estos cúmulos luego se compararon con simulaciones numéricas de galaxias para calcular la cantidad total de materia en el universo.

“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 el tercer coautor Anatoly Klypin, experto en simulaciones numéricas y cosmología.

De esta manera, el equipo logró determinar que la materia (normal o bariónica más la oscura) constituye el 31,5 ± 1,3% de todo el universo.

Con esta técnica, según la coautora Gillian Wilson, “pudieron realizar una de las mediciones más precisas jamás realizadas” hasta ahora.  

“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 de fondo de microondas cósmicas, oscilaciones acústicas bariónicas, supernovas de tipo Ia o lentes gravitacionales”, agregó.