Durant dècades, la astronomia moderna s'ha topat amb una qüestió incòmoda: en sumar tot el que es pot veure i tocar a l'univers, des de planetes i estrelles fins al gas i la pols còsmica, semblava faltar gairebé la meitat de la matèria ordinària predita pels models teòrics després del Big Bang. El que va començar com una simple discrepància en els càlculs es va anar convertint en un dels majors interrogants de la cosmologia actual. Però ara, una investigació publicada a Naturalesa Astronomia ha aconseguit fer llum sobre aquest misteri de la mà d'una “eina” còsmica inesperada: les ràfegues ràpides de ràdio, o FRBs.
Les FRBs són polsos intensos d'ones de ràdio extremadament breus que, malgrat la seva fugacitat, tenen prou potència per travessar espais immensos a l'univers. Fins fa només uns anys, molts astrònoms ni tan sols sospitaven de la seva existència, però avui han passat a tenir un paper protagonista en el mesurament del contingut material del cosmos.
L'equip internacional responsable de l'avenç, format per científics del Centre d'Astrofísica Harvard-Smithsonian i del Caltech, ha analitzat 60 esdeveniments FRB que abasten distàncies de milers de milions d'anys llum per cartografiar com es reparteix la matèria bariònica —protons i neutrons normals— a la xarxa còsmica. Aplicant una tècnica comparable a utilitzar una llanterna en una nit de boira, han estimat la quantitat de matèria invisible en analitzar el retard a l'arribada de les diferents freqüències de ràdio a la Terra.
On s'amaga la matèria ordinària?
Mitjançant aquest enginyós mètode, s'ha pogut comprovar que aproximadament el 76% de la matèria bariònica es troba flotant entre galàxies, en forma de gas ionitzat i extremadament difús que forma una mena de “boirina còsmica”. Un altre 15% del material es localitza als halos galàctics —aquelles regions invisibles que envolten les galàxies— i només una quantitat menor està continguda dins de les estrelles o núvols de gas fred.
Fins ara, els telescopis tradicionals resultaven ineficaços per detectar aquesta matèria dispersa, ja que és massa tènue per emetre llum visible. No obstant això, la mesura de dispersió en els senyals de les FRBs ha permès “pesar” aquest gas, determinant així la distribució de la matèria normal a l'univers modern. Aquestes conclusions concorden amb el que predeien els models cosmològics més avançats, aportant una de les confirmacions directes més esperades dels darrers temps.
La importància de la xarxa còsmica i els processos dinàmics
Una de les qüestions fonamentals que resol aquesta investigació és per què la major part de la matèria visible no és a les galàxies. Les simulacions i observacions apunten que els processos més energètics –com els esclats de supernoves o l'activitat de forats negres supermassius– expulsen gran part del gas de les galàxies, llençant-lo al vast mitjà intergalàctic. Així, la matèria “flota” dispersa a la xarxa còsmica, lluny dels entorns galàctics on la gravetat tendeix a atraure-la però múltiples mecanismes acaben tornant-la a l'espai. Per entendre amb més profunditat com funciona aquesta dinàmica, pots consultar les característiques i classificació de les galàxies espirals.
Comprendre la ubicació precisa d'aquests barions resulta vital per explicar com es formen i evolucionen les galàxies, com es distribueixen les estrelles i quins processos permeten o limiten l'aparició de noves estructures còsmiques.
De l'enigma a la nova era d'exploracions còsmiques
Per a figures com Vikram Ravi y Liam Connor, implicats de forma directa en la investigació, aquesta troballa és “un autèntic triomf de l'astronomia moderna”. Les FRB s'han consolidat com una eina revolucionària per a localitzar i mapejar la matèria invisible i, de passada, confirmar la validesa dels models cosmològics actuals. DSA-2000 o ACORD, la comunitat científica espera multiplicar el nombre de FRBs analitzades i explorar la xarxa còsmica amb precisió sense precedents en els propers anys.
A més de resoldre una qüestió numèrica, saber on és la matèria bariònica permet investigar més a fons fenòmens clau, com les condicions de formació de galàxies o la manera com la llum viatja a través de milers de milions d'anys. Aquests barions, lluny de romandre immòbils, estan subjectes a cicles dinàmics: la gravetat els fa caure cap a l'interior de les galàxies, però els processos energètics els poden tornar a dispersar, funcionant com una mena de termòstat còsmic que regula l'equilibri tèrmic de l'univers.
Implicacions per a la cosmologia i passos futurs
L'avenç aconseguit amb l'ús de les FRB no només valida la idea que gairebé tot el material visible del cosmos està fora de les galàxies, sinó que descarta hipòtesis alternatives que assenyalaven els halos galàctics com a possible refugi de matèria “oculta”. Aquest resultat també posa un límit a la quantitat de massa que es pot convertir en estrelles, amb repercussions directes als models de formació estel·lar i en la comprensió de l'evolució de l'univers a gran escala. Per ampliar els vostres coneixements sobre l'univers observable, podeu visitar l'univers observable.
Els experts veuen la consolidació d'aquesta tècnica com el tret de sortida per a una nova era a la cosmologia observacional, ja que la capacitat d'identificar, rastrejar i estudiar la matèria bariònica amb tanta precisió nodrirà els propers anys de troballes i descobriments sobre l'estructura fonamental que sosté el cosmos.
S'ha demostrat que localitzar la “matèria perduda” no sols resol un dels enigmes més importants de l'astronomia recent, sinó que també estableix les bases per entendre més detalladament com evoluciona l'univers. La combinació de tècniques innovadores i la col·laboració internacional ha fet possible no només explicar la matèria, sinó comprendre millor l'entramat còsmic que, des de fa milers de milions d'anys, sosté tot allò que coneixem.