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| Representación artística del halo de gas hidrógeno caliente que rodea la Vía Láctea (centro) y dos galaxias satélites, la Gran y la Pequeña Nube de Magallanes. El halo es más extenso de lo que los astrónomos pensaban en un principio y contiene suficiente gas hidrógeno para resolver el problema de la masa bariónica que falta en el universo. Créditos: NASA/CXC/M.Weiss; NASA/CXC/Ohio State/A Gupta et al. |
Este hallazgo no solo pone fin a décadas de incertidumbre en cosmología, sino que también abre nuevas puertas al estudio del papel que juegan los agujeros negros y la evolución galáctica.
Desde hace años, los astrónomos sabían que algo no cuadraba. Los modelos del universo predicen una cierta cantidad de materia normal (es decir, materia hecha de protones, neutrones y electrones, no materia oscura), pero al hacer el recuento, faltaba más de la mitad del hidrógeno gaseoso. No aparecía en las estrellas, galaxias ni en los gases visibles. Era como si hubiera desaparecido.
Pero un equipo de investigadores de instituciones de todo el mundo, liderado por la astrofísica Boryana Hadzhiyska, descubrió que este material estaba en realidad en un estado extremadamente difuso, caliente e invisible, extendiéndose en halos alrededor de las galaxias. La clave fue combinar datos del telescopio cosmológico Atacama (ACT) en Chile con observaciones del instrumento espectroscópico de energía oscura (DESI) en Arizona, y aplicar un efecto muy sutil llamado efecto cinemático Sunyaev-Zel’dovich.
¿Cómo se detecta algo invisible? Utilizando la luz más antigua del universo: el fondo cósmico de microondas. Esta radiación, vestigio del Big Bang, actúa como una especie de retroiluminación. Cuando atraviesa gas ionizado en movimiento, sufre pequeñas alteraciones de temperatura. Apilando imágenes de más de 7 millones de galaxias luminosas rojas, los investigadores lograron detectar esas minúsculas variaciones y, con ello, estimar la presencia de ese gas perdido.
Los resultados no solo sugieren que ese hidrógeno perdido está ahí, sino que también el halo es cinco veces más grande de lo que se pensaba. Esto tiene implicaciones directas en los modelos de evolución galáctica.
Uno de los hallazgos más sorprendentes del estudio es que los agujeros negros supermasivos en el centro de las galaxias podrían ser responsables de expulsar este gas hacia el exterior, incluso en momentos en los que no se comportan como núcleos galácticos activos (AGN). Esto refuerza la idea de que los AGN tienen un “ciclo de actividad”, encendiéndose y apagándose a lo largo de la vida de una galaxia.
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| Para detectar la débil señal del gas hidrógeno ionizado alrededor de galaxias rojas muy brillantes, los investigadores apilaron imágenes de más de un millón de galaxias unas sobre otras. Estos cuatro fotogramas son pilas de galaxias a diferentes distancias de la Tierra, que muestran únicamente el rango de frecuencias electromagnéticas afectado por la dispersión de electrones (el efecto cinemático Sunyaev-Zel'dovich). Los colores azul y verde representan diminutas fluctuaciones de temperatura en la radiación cósmica de microondas de fondo (CMB). El centro amarillo indica la luz CMB dispersada por la extensa envoltura de gas hidrógeno que rodea a estas galaxias. En luz visible, las galaxias aparecerían como unos pocos píxeles en el centro de la mancha amarilla. Crédito: Boryana Hadzhiyska y Simone Ferraro, con datos de DESI y ACT; Hadzhiyska et al. |
Este proceso de expulsión y recaptura de gas, conocido como “retroalimentación galáctica”, regula la formación de nuevas estrellas. Y si este gas llega más lejos de lo que se creía, los modelos actuales necesitan una seria actualización.
Con el hallazgo de este gas, los astrónomos tienen una pieza clave que faltaba para entender cómo se forman las galaxias, cómo evolucionan y cómo interactúan con el universo a gran escala. También podría ayudar a resolver algunas discrepancias sobre cuán “grumoso” es el universo, un tema que afecta a modelos de energía oscura, gravedad y física fundamental.
"Conocer dónde está el gas se ha convertido en uno de los principales obstáculos para avanzar en cosmología", comentó Simone Ferraro, coautor del estudio. "Ahora que tenemos esta información, podemos empezar a abordar preguntas aún más profundas sobre la naturaleza del universo."