40% din materia lipsă a Universului, descoperită în sfârșit: „Simulările au fost precise de la început”

Imaginați-vă că mai mult de o treime din casa voastră ar fi invizibilă. Exact aceasta este problema cu care s-au confruntat astrofizicienii timp de decenii: știau că o parte din materia obișnuită lipsește din Univers, dar nu reușeau să o detecteze. Acum, datorită a două abordări revoluționare, misterul a fost rezolvat.

Deși credeam că îi cunoaștem compoziția, Universul se dovedește mult mai complex. Materia obișnuită – cea care alcătuiește corpurile noastre, Pământul, Soarele și toate stelele vizibile – reprezintă doar 5% din conținutul total. Restul este un amestec enigmatic de materie întunecată și energie întunecată, a căror natură rămâne în mare parte necunoscută.

Dar nici acel modest 5% nu era complet înțeles. Teoria prezicea o cantitate precisă de materie obișnuită în Universul timpuriu, însă observațiile galaxiilor și stelelor arătau că mai mult de o treime lipsea. Astronomii au bănuit că această „materie fantomă” se ascunde în vastele întinderi dintre galaxii.

Primul indiciu decisiv a venit dintr-un fenomen descoperit acum doar un deceniu: exploziile radio rapide (FRB). Aceste evenimente extreme eliberează, într-o fracțiune de secundă, la fel de multă energie cât produce Soarele în câteva zile, sub formă de unde radio ultra-puternice.

Cheia metodei stă într-un principiu fizic elegant: când un semnal radio traversează gazul, frecvențele sale nu călătoresc toate cu aceeași viteză – fenomen numit dispersie. Cu cât întâlnește mai multă materie, cu atât dispersia este mai mare. Analizând cu precizie modul în care semnalele FRB sunt distorsionate pe parcursul călătoriei lor intergalactice, cercetătorii pot „cântări” materia invizibilă din calea lor.

Echipa condusă de Liam Connor (Harvard) a studiat 69 de explozii radio, de la cea mai apropiată – la „doar” 11,7 milioane de ani-lumină – până la recordmena FRB 20230521B, detectată la 9,1 miliarde de ani-lumină. Rezultatele au confirmat prezența materiei lipsă în spațiul intergalactic.

Pentru validare, a fost folosită o a doua metodă, complet independentă. De această dată, astronomii au exploatat o proprietate a gazului intergalactic: încălzit la milioane de grade, acesta emite natural raze X. Două telescoape spațiale – XMM-Newton (ESA) și Suzaku (Japonia) – au observat Superclusterul Shapley, o structură colosală aflată la mai puțin de un miliard de ani-lumină, care reunește peste 8.000 de galaxii și o masă de peste 10 milioane de miliarde de ori mai mare decât Soarele. Obiectivul: detectarea unui filament de gaz de 23 de milioane de ani-lumină, de 230 de ori mai mare decât Calea Lactee, ce leagă extremitățile superclusterului. Misiune îndeplinită – măsurătorile s-au potrivit perfect cu predicțiile teoretice.

Această dublă confirmare nu este doar o descoperire spectaculoasă, ci și o validare a celor mai avansate modele cosmologice. Ea demonstrează că Universul este organizat sub forma unei „rețele cosmice” – o vastă structură tridimensională în care galaxiile, roiurile de galaxii și filamentele de gaz alcătuiesc arhitectura cosmică.

„Pentru prima dată, rezultatele noastre se potrivesc îndeaproape cu modelul cosmologic de referință. Se pare că simulările au fost precise de la început”, afirmă Konstantinos Migkas, cercetător principal la Observatorul Leiden. Concluziile au fost publicate în Nature Astronomy.

Această descoperire deschide noi perspective pentru înțelegerea evoluției Universului, de la primele sale momente până astăzi, și chiar pentru a-i anticipa viitorul îndepărtat.

Știință&Tehnică

Revista “Ştiinţă şi Tehnică“, cea mai cunoscută şi longevivă publicaţie de popularizare a ştiintelor din România