Un gran trozo del Universo se ha perdido – de nuevo

Science Daily
Traducido por Ciencia Kanija
6/11/07

No sólo se piensa que se ha perdido, de nuevo, un trozo del universo que se creía haber encontrado en 2002 sino que se ha llevado con él algunos amigos, de acuerdo con una investigación en la Universidad de Alabama en Huntsville (UAH). Los nuevos cálculos podrían dejar la masa del universo entre un 10 y un 20 por ciento más ligera de lo que se calculó previamente.

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El mismo grupo de la UAH que encontró lo que se había teorizado como una fracción significativa de la “masa perdida” que une al universo ha descubierto que algunos rayos-X que se pensaba que provenían de nubes intergalácticas de gas “caliente” son probablemente causadas por electrones ligeros.

Si la fuente de tanta energía de rayos-X son los diminutos electrones en lugar de los pesados átomos, es como si miles de millones de luces que se piensa que vienen de miles de millones de aviones de carga se descubriese que en realidad provienen de miles de millones de luciérnagas increíblemente brillantes.

“Esto significa que la masa de estas nubes de emisión de rayos-X es mucho menor de lo que se pensaba inicialmente”, dijo el Dr. Max Bonamente, profesor asistente del Departamento de Física de la UAH. “Una porción significativa de lo que se pensaba que era la masa perdida resultó ser estos electrones ‘relativistas’”.Viajando a casi la velocidad de la luz (y de ahí lo de “relativista”), estos electrones ligeros como plumas colisionan con fotones del fondo de microondas cósmico. La energía de estas colisiones convierte los fotones de las microondas de baja energía en rayos-X de alta energía.

“El descubrimiento se realizó mientras intentábamos analizar la composición de un gas caliente que emitía rayos-X en el centro de un cúmulo de galaxias – las mayores estructuras cosmológicas del universo. En 2002 el equipo de la UAH informó del hallazgo de grandes cantidades extra de rayos-X “suaves” (de baja energía) provenientes del vasto espacio en el centro de los cúmulos galácticos. Esto se suma al descubrimiento anterior de gas “caliente” en ese espacio, el cual emite rayos-X “duros” de alta energía.

Aunque los átomos que emiten rayos-X suaves se pensaba que estaban dispersos por el espacio (menos de un átomo por metro cúbico), habría trillones rellenando años luz cúbicos. Su masa acumulada se piensa que suma un diez por ciento de la masa y la gravedad necesarias para mantener unidas a las galaxias, cúmulos de galaxias, y tal vez al mismo universo.

Cuando Bonamente y sus asociados observaron los datos recopilados por varios instrumentos de satélites, incluyendo el Observatorio de rayos-X Chandra, de un cúmulo de galaxias en el cielo del sur, sin embargo, encontraron que la energía de esos rayos-X adicionales no era la que debería.”Nunca hemos sido capaces de detectar las líneas de emisión espectral asociadas a esas detecciones”, explicó. “Si estos “baches” en los datos se debieran a un gas más frío, tendría líneas de emisión”.

“La mejor y más lógica explicación parece ser que una gran fracción de la energía proviene de los impactos de los electrones con fotones en lugar de a partir de átomos e iones calientes, los cual daría unas líneas de emisión espectral reconocibles. Hallar estos electrones, sin embargo, es como encontrar “la punta del iceberg”, dijo Bonamente, dado que no estarían limitados a emitir sólo la señal de rayos-X suave. La señal de estos electrones también formaría parte de los rayos-X duros observados anteriormente, lo cual reduciría la cantidad de masa que se pensaba que formaba el gas caliente del centro de los cúmulos galácticos.

Para complicar aún más el tema, la energía procedente de estos electrones podrían también “inflar” el cúmulo. Anteriormente los astrofísicos usaban la energía procedente del interior del cúmulo para calcular qué cantidad de masa se necesitaría para alcanzar el equilibrio visto allí; demasiada masa y la nube colapsaría; muy poca y la nube de gas caliente se expandiría. Dado que la energía procedente de estas nubes de gas caliente pueden medirse con precisión, se pensaba que la masa podría calcularse con una confianza razonable – por los astrofísicos. En lugar de esto, dice Bonamente, si una parte significativa de la energía total de rayos-X proviene de electrones rápidos, “que podrían engañarnos y llevarnos a pensar que hay más gas del que realmente hay. Esto significa que tenemos que revisar cómo calculamos tanto la masa del gas como la masa total”, dijo. “Tenemos que seguir las pruebas y, si nos llevan a la confusión, bueno, estará OK”. Si parte de la energía de rayos-X duros proviene de electrones y fotones, podría también cambiar la que creemos que es la mezcla de elementos en el universo.

Aparte del exceso de rayos-X suaves, la energía de rayos-X procedente de los cúmulos de galaxias tienen líneas de emisión que son especialmente prominentes alrededor del hierro y otros metales. Los rayos-X no-térmicos de los electrones que colisionan con fotones podrían enmascarar esas líneas de emisión, igual que el grosor de la capa de nieve puede enmascarar la altura de los postes de una valla.”Esto también nos dice que hay proporcionalmente más hierro y otros metales de lo que se pensaba anteriormente”, dijo Bonamente. “Menos masa pero más metales”.

Los resultados de esta investigación de Bonamente, Jukka Nevalainen del Observatorio Helsinki en Finlandia y el Dr. Richard Lieu de la UAH se publicaron en el ejemplar del 20 de octubre de Astrophysical Journal.