¿Dónde está la materia del cosmos? Unos astrónomos han encontrado materia perdida en el universo

Existen diferentes tipos de componentes en el universo: materia visible, materia oscura y energía oscura. La materia visible, también llamada materia bariónica, es la que conocemos y observamos. Aunque la mayor parte de la materia es materia oscura, los modelos cosmológicos predicen que el universo debería contener una mayor cantidad de materia bariónica de la que podemos observar directamente.

Esta discrepancia se conoce como el "problema de la materia bariónica faltante". La hipótesis es que la mayor parte de esta materia estaría distribuida de forma difusa entre las galaxias. Otro problema relacionado es la ausencia de galaxias pequeñas alrededor de la Vía Láctea. Según las simulaciones, nuestro halo galáctico debería albergar cientos de galaxias más pequeñas, pero solo observamos unas pocas docenas. Este "déficit de galaxias" está asociado con parte de la materia que faltaría.

El Supercúmulo de Shapley, ubicado a 650 millones años luz de distancia, es la más grande concentración de galaxias en el universo cercano que forma una unidad interactiva gravitacional, por lo que las galaxias se atraen entre sí en lugar de expandirse con el universo. pic.twitter.com/4vVYpWfu6V

— Fernando MP (@fersubar) July 17, 2021

Recientemente, un estudio con datos de telescopios de rayos X detectó parte de esta materia, que se creía ausente, en los filamentos de gas que conectan los cúmulos de galaxias. Estos filamentos, ubicados a millones de años luz de distancia, alcanzan temperaturas de millones de grados. A estas altas temperaturas, los átomos de hidrógeno y oxígeno se ionizarían, lo que confirma que parte de la materia bariónica se encuentra efectivamente en estos espacios intergalácticos.

Material faltante

Cuando consideramos materia bariónica, nos referimos a la materia compuesta por partículas como protones y neutrones, es decir, toda la materia que forma estrellas, planetas e incluso a nosotros mismos. Sin embargo, las observaciones astronómicas indican que solo podemos observar aproximadamente la mitad de la cantidad de materia bariónica predicha. Los modelos se basan en observaciones de la radiación cósmica y la aceleración de las galaxias.

Una hipótesis para explicar esta diferencia sería que la mayor parte de esta materia faltante no estaría concentrada en galaxias o estrellas. La idea es que estaría distribuida en estructuras delgadas y difusas entre galaxias, como filamentos de gas caliente. Debido a su extrema dilución e ionización, estos filamentos son difíciles de detectar directamente en el espectro visible, lo que requiere instrumentos de rayos X.

Déficit de galaxias

Otro problema relacionado con la falta de materia visible observada es la ausencia de galaxias satélite alrededor de la Vía Láctea. Este problema se conoce como el "problema de la galaxia satélite desaparecida". Según los modelos cosmológicos estándar, el halo de nuestra galaxia debería contener cientos de pequeñas galaxias enanas orbitando a su alrededor. Sin embargo, hasta la fecha, solo hemos encontrado unas pocas docenas, una cantidad significativamente menor de la predicha por el modelo.

Una explicación es que muchas de estas galaxias son extremadamente tenues o que el proceso de formación estelar en ellas se ha interrumpido. Recientemente, los avances en la tecnología de telescopios han descubierto algunas de estas galaxias desaparecidas, pero aún quedan varias más por descubrir antes de alcanzar el número esperado. Estas observaciones sugieren que la idea de que estas galaxias son demasiado tenues para ser observadas es correcta.

Materia encontrada

En un artículo publicado recientemente, un grupo de astrónomos utilizó datos de rayos X de los telescopios XMM-Newton y Suzaku, junto con datos ópticos, para estudiar el supercúmulo Shapley. Este supercúmulo es una de las estructuras más grandes conocidas en el universo cercano, con aproximadamente 8000 galaxias. Utilizando ambos telescopios para cartografiar regiones de emisión tenue, el estudio descubrió un filamento de gas que conecta cuatro cúmulos.

Este filamento tiene una temperatura de aproximadamente 10 millones de grados Celsius, lo que indica que el hidrógeno está ionizado y es difícil de observar. Un análisis detallado del filamento ha demostrado que contiene una masa equivalente a unas 10 veces la de la Vía Láctea y se extiende por 23 millones de años luz. Esto es aproximadamente 230 veces más grande que la Vía Láctea. Gran parte de esta materia sería la materia difusa esperada en los modelos teóricos, que no se había observado previamente.

Red cósmica del universo

Además de encontrar una posible solución al problema de la materia faltante, las observaciones también ayudan a responder otra pregunta. La principal es que el filamento confirma la idea de que los cúmulos de galaxias están conectados a pesar de estar muy separados. Esto ayuda a esclarecer la naturaleza de la red cósmica del universo, que es una red invisible de filamentos que estructura el universo a gran escala.

Astronomers have identified a massive, hot filament of gas, likely the long-sought missing normal (baryonic) matter, stretching 23 million lightyears across the Shapley Supercluster, bridging four galaxy clusters.

Key findings include:

Temperature & Mass: The filament heats pic.twitter.com/lUUdkE6wm8

— Erika  (@ExploreCosmos_) June 19, 2025

Los resultados refuerzan el modelo cosmológico estándar y validan décadas de simulaciones cosmológicas por computadora. Esto podría confirmar que la materia faltante podría estar oculta en estos filamentos difíciles de observar. Algunas misiones, como la misión Euclid, están cartografiando la estructura y evolución de esta red cósmica, lo que también ayuda a investigar la naturaleza de la materia oscura.

Referencia de la noticia

Migkaset et al. 2025 Detection of pure WHIM emission from a 7.2 Mpc long filament in the Shapley supercluster using X-ray spectroscopy Astronomy and Astrophysics