Troben la matèria perduda de l’Univers

Dos estudis descobreixen que gran part de la matèria forma filaments entre galàxies.

Recordem que en cosmologiamatèria fosca és un tipus de matèria hipotètica, de composició desconeguda, que no interacciona amb la radiació electromagnètica, però la presència de la qual es pot inferir a partir dels efectes gravitatoris sobre galàxies. El primer a utilitzar el terme fou l’astrofísic Fritz Zwicky el 1933.

Gràcies a Betsabé Ribas

http://www.ara.cat/suplements/ciencia/Troben-materia-perduda-lUnivers_0_1887411289.html

Un astrònom amb el nom memorable de Fritz Zwicky va descobrir el 1933 un dels enigmes més roents que aclaparen la recerca científica actual. Mentre estudiava el cúmul de Coma, un grup de galàxies situat a tres-cents milions d’anys llum de la Terra, Zwicky es va adonar d’un fet sorprenent. Després d’estimar la massa de les galàxies i mesurar com de ràpid es movien, va obtenir unes velocitats molt més altes del que esperava. Segons totes les teories acceptades, quan un cos orbita al voltant d’un altre a causa de la gravetat es mou més ràpidament com més massiu és el cos que l’atrau. Les velocitats que Zwicky va mesurar no quadraven amb la massa que havia observat. A aquelles velocitats, les galàxies s’haurien de dispersar en lloc d’amuntegar-se en una estructura estable com el cúmul de Coma. Zwicky va concloure que en aquell grup de galàxies hi havia d’haver per força una certa quantitat de matèria que no es veia. La va anomenar matèria fosca.

La matèria més esmunyedissa

Els resultats de Zwicky van ser considerats massa estranys i no van tornar a rebre l’atenció que es mereixien fins als anys setanta. Després d’estudiar la velocitat de les estrelles a l’interior de seixanta galàxies, l’astrònoma Vera Rubin va arribar a la mateixa conclusió: les estrelles es movien massa ràpid, i això no concordava amb la massa que es podia observar a les galàxies. Hi havia d’haver alguna cosa més. Avui dia encara no ha sigut possible detectar aquesta “cosa més”. S’han construït laboratoris només amb aquesta finalitat, s’han cercat traces de les interaccions de la matèria fosca amb telescopis de raigs gamma i fins i tot s’ha buscat als acceleradors de partícules. Però la matèria fosca és especialment llenegadissa: no interacciona amb la llum ni amb la matèria ordinària formada pels àtoms que coneixem i, per tant, ni absorbeix ni emet llum, ni brilla ni fa ombra. Els càlculs actuals indiquen que un 85% de tota la matèria que forma l’Univers és matèria fosca. Només el 15% restant és matèria composta per electrons, protons i neutrons, com la que forma les estrelles, els planetes, el cafè del matí i aquest diari.

La dificultat de veure-ho tot

Tot i l’aval dels models, amb aquest 15% també tenim un problema. Una cosa és tenir un model i l’altra confirmar-lo mitjançant la detecció i la prova experimental. La ciència requereix tota una cadena, que va des de la hipòtesi i la modelització fins a la confirmació factual. El cas és que, d’aquest 15% de matèria ordinària, fins ara només se n’havia detectat la meitat en forma d’estrelles, nebuloses, pols interestel·lar i altres objectes celestes. La resta s’amagava en alguns dels racons ignots de l’Univers.

Ha sigut justament l’estudi de la matèria fosca que ha aportat algunes de les claus que han permès descobrir on s’amagava part d’aquesta matèria ordinària perduda. Tot i que la matèria fosca no es pot detectar directament, sí que es poden observar els efectes gravitatoris que provoca en la llum que ens arriba de galàxies llunyanes. Quan la llum passa a prop d’una zona amb una presència important de matèria fosca, es desvia com si passés a través d’una lent. Utilitzant aquest efecte, els últims anys s’ha elaborat un mapa que demostra que la matèria fosca forma una xarxa que s’estén per tot l’espai. I això indica que la matèria ordinària que fins ara no s’havia observat podria acumular-se també en una mena de filaments de gas que uneixen les galàxies.

Dos grups de recerca han observat aquests filaments i han arribat de forma independent a la mateixa conclusió: contenen la meitat de la matèria ordinària que no s’havia detectat mai. Liderats per Hideki Tanimura, de l’Institut d’Astrofísica Espacial d’Orsay, a França, i per Anna de Graaff, de la Universitat d’Edimburg, tots dos grups han utilitzat una tècnica molt enginyosa per observar per primera vegada aquests filaments de gas calent i difós: han analitzat els efectes que produeixen en la radiació de fons de microones, una radiació originada poc després del Big Bang que permea tot l’Univers. Si s’acumulen els resultats dels dos grups, s’han trobat evidències d’aquests filaments entre més d’un milió i quart de parells de galàxies, un nombre petit comparat amb els dos bilions de galàxies que hi ha a l’Univers, però significatiu. Aquests estudis pioners aporten una informació cabdal per entendre l’estructura a gran escala de l’Univers i com ha evolucionat al llarg del temps. També obren la porta a noves investigacions que permetin confirmar on para la totalitat de la matèria ordinària. Mentrestant, la naturalesa de la matèria fosca segueix sent un autèntic misteri.