Los densos picos en el gráfico de distribución de longitudes de onda observados en un bosque Lyman-Alpha se parecen de hecho a muchos árboles pequeños. Cada uno de esos picos representa una caída repentina de la «luz» en una longitud de onda específica y estrecha, que efectivamente representa el material que la luz ha encontrado en su viaje hacia nosotros.
Es algo así como un juego de sombras chinescas, donde adivinamos el personaje colocado entre la luz y la pantalla en función de su silueta. La «sombra» de las moléculas de hidrógeno, suspendidas a grandes distancias entre nosotros y la luz proyectada por fuentes luminosas intensas aún más lejanas, es bien reconocida por los astrofísicos.
Las imágenes utilizadas se denominan espectrogramas. Son descomposiciones de la radiación, que para simplificar llamaremos luz, pero que también incluye frecuencias que nuestros ojos no pueden ver, en las bandas de longitud de onda que la componen.
Físicos de la Universidad de California en Riverside (UCR) se adentran en un modelo o metodología que expone el comportamiento de la materia oscura, uno de los más grandes misterios que esconde el universo.
«Es como una especie de arco iris de grano muy fino», explica Simeon Bird, físico de la UC Riverside y uno de los autores del estudio.
Vemos un arcoíris cuando la luz del sol pasa a través de un prisma (o de una gota de agua) y se divide en sus «ingredientes», las longitudes de onda que se mezclan aparecen como luz blanca.
En los espectrogramas de luz que provienen de fuentes cósmicas como los cuásares, ocurre lo mismo, solo que casi siempre faltan algunas frecuencias, visibles como bandas negras donde la luz está ausente, como si algo hubiera proyectado una sombra. Se trata de los átomos y moléculas que la luz ha encontrado en su camino.
Como cada tipo de átomo tiene una forma específica de absorber la luz, dejando una especie de firma en el espectrograma, es posible rastrear su presencia, especialmente la del hidrógeno, el elemento más abundante en el universo.
«El hidrógeno es útil porque es como un trazador de la materia oscura», explica Bird. La materia oscura es uno de los grandes retos de los estudios actuales del universo: todavía no sabemos qué es y nunca la hemos visto, pero estamos seguros de que existe en gran abundancia, mayor que la de la materia normal.
Bird y sus colegas utilizaron el hidrógeno para rastrearlo indirectamente. «Es como echar un tinte en un chorro de agua: el tinte seguirá el agua. La materia oscura gravita, por lo que tiene un potencial gravitatorio. El gas hidrógeno cae en él y lo utilizamos como trazador de la materia oscura. Donde es más densa hay más materia oscura. Podemos pensar en el hidrógeno como el tinte y la materia oscura como el agua».
El trabajo de Bird y sus colegas hace más que simplemente monitorear la materia oscura. En los estudios actuales del cosmos, existen algunas llamadas «tensiones», o discrepancias entre las observaciones y las predicciones teóricas.
Es como abrir una lata de tomates pelados y encontrar canicas de vidrio dentro: según tus suposiciones sobre cómo funciona el mundo, esperas una cosa, pero, sorprendentemente, los hechos te contradicen. Tu sentido común es equivalente a los modelos teóricos de la física: te llevan a hacer predicciones sobre el contenido, pero luego miras dentro de la lata y te quedas atónito.
Pueden haber ocurrido dos cosas: que tengas problemas de visión y que eso sean tomates, o que tu base de conocimientos esté equivocada (quizás estés en un país extranjero y hayas leído mal la etiqueta de la lata).
Algo similar ocurre en los estudios de la física del universo. «Una de las tensiones actuales es la cantidad de galaxias en escalas pequeñas y con bajos corrimientos al rojo», explica Bird. El universo de bajo corrimiento al rojo es el que está relativamente cerca de nosotros.
«Las hipótesis actuales para explicar la discrepancia entre las observaciones y las expectativas son dos: que exista una partícula nunca vista hasta ahora de la que no sabemos nada, o que algo extraño esté sucediendo con los agujeros negros supermasivos dentro de las galaxias. Los agujeros negros están atrofiando el crecimiento de las galaxias de alguna manera, y por lo tanto están estropeando nuestros cálculos de estructura».
El trabajo de Bird y sus colegas ha confirmado la validez de la tensión (de modo que efectivamente son canicas y no tomates). También ha hecho algo más.
«La importancia de esta detección es todavía muy pequeña, por lo que aún no es completamente convincente. Pero si esto se mantiene en conjuntos de datos posteriores, entonces es mucho más probable que se trate de una nueva partícula o algún nuevo tipo de física, en lugar de que los agujeros negros estropeen nuestros cálculos», concluye Bird.
Con información de Journal of Cosmology and Astroparticle Physics
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