Primeras evidencias de la presencia de materia en forma de plasma en los supercúmulos

Astrónomos del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y de las universidades de Mánchester y Cambridge han encontrado la primera evidencia de que la radiación del Big Bang es alterada al atravesar supercúmulos de galaxias, las mayores estructuras del Universo.

Este descubrimiento sugiere la presencia de gran cantidad de materia en forma de plasma en los supercúmulos, han explicado los astrónomos del IAC Rafael Rebolo, José Alberto Rubiño y Ricardo Génova.

El hallazgo se ha hecho cuando estos investigadores estudiaban la radiación del fondo cósmico de microondas, que es el resto fósil de la Gran Explosión (o Big Bang) que dio origen al Universo. Al observar dicho fondo de microondas en la dirección del supercúmulo de galaxias de la Corona Boreal, encontraron un notable decremento en la intensidad de esta radiación.

Este decremento es cuatro veces más débil que la intensidad típica del fondo de microondas en cualquier otra dirección del cielo. Rafael Rebolo, José Alberto Rubiño y Ricardo Génova explicaron que dicha observación constituye una evidencia indirecta de que en los supercúmulos de galaxias hay gran cantidad de gas caliente, con temperaturas próximas al millón de grados centígrados.

A estas temperaturas, la materia se encuentra en un estado de plasma, siendo su componente principal los electrones. El proceso físico que origina dicho rasgo en el fondo de microondas, que fue predicho por los astrofísicos rusos Sunyaev y Zel'dovich en 1970, es el resultado de la interacción de la radiación del fondo de microondas con materia en forma de plasma.

Se manifiesta en forma de variaciones de intensidad en el fondo de microondas similares a la detectada.

Este efecto había sido detectado hasta ahora en cúmulos de galaxias, donde se sabía con certeza que debía producirse, debido a la gran cantidad de gas caliente que se encuentra en el interior de estas estructuras.

Sin embargo, predicciones basadas en cálculos teóricos desarrollados en los más grandes superordenadores establecen que mucha de la materia ordinaria del Universo no estaría en estrellas, galaxias o cúmulos de galaxias, sino distribuida en escalas mucho mayores en forma de un plasma difuso de temperatura muy alta, posiblemente en el interior de supercúmulos de galaxias.

De acuerdo con estos estudios teóricos, esta materia de los supercúmulos, que son las mayores estructuras que se conocen en el Universo, debería generar también un efecto Sunyaev-Zel'dovich detectable.

Estas observaciones confirman la predicción, y suponen de hecho la primera detección, del efecto Sunyaev-Zel'dovich en supercúmulos, y con ello la primera evidencia directa basada en medidas del fondo de microondas de la existencia de esta materia en su interior.

Otra posible explicación a este descubrimiento, mucho más especulativa pero también interesante, es que en el Big Bang se produjesen anomalías como la que se ha detectado, algo muy improbable en la teoría actual y que llevaría a revisar los modelos básicos del origen del Universo.

Los astrofísicos del IAC no descartan esta explicación pero la creen menos probable. La evidencia de que hay gran cantidad de gas en el supercúmulo de la Corona Boreal se ha llevado a cabo con el experimento VSA (Very Small Array) instalado en el Observatorio del Teide (Tenerife).

El VSA está formado por 14 antenas que funcionan a una frecuencia de 33 GHz y que apuntan de forma simultánea a una misma región del cielo para obtener una señal que luego se combina electrónicamente por medio de un procedimiento denominado interferometría.

Con este interferómetro se estudia el fondo de radiación emitido unos 380.000 años después de la gran explosión que se cree que dio origen al Universo. El descubrimiento será publicado en la revista 'MNRAS', de la Real Sociedad Astronómica del Reino Unido.