Los planetas, las estrellas y otros objetos cósmicos están formados por materia, al igual que los átomos que existen incluso en nuestros propios cuerpos. Pero la materia no es todo lo que compone el universo, y a escala cósmica es difícil determinar con exactitud cuánta es la materia normal, y cuánta es algo más.

En un equipo de científicos de la Universidad de California, en Riverside, afirman haber realizado la medición más precisa de la cantidad de materia normal en el universo, y es sólo el 31,5 por ciento.

Su investigación se detalla en un estudio publicado esta semana en The Astrophysical Journal. Los hallazgos podrían ayudar a los científicos a entender cómo evolucionó el universo, y de qué está compuesto el resto.

Los científicos creen que el universo está formado por tres cosas: materia normal, materia oscura y energía oscura. La materia normal son los átomos que componen todos los objetos cósmicos del universo, sin embargo, representa la menor proporción del cosmos.

De hecho, la mayor parte del universo está formada por energía oscura. Se teoriza que la energía oscura constituye alrededor del 70 por ciento del universo, pero a pesar de su abundancia, la energía oscura nunca ha sido observada ni medida directamente.

La materia oscura representa el resto del universo. Es la masa que falta y que mantiene toda la materia, las galaxias y las estrellas en su lugar a través de su fuerza gravitacional.

Debido a la naturaleza misteriosa y, bueno, oscura de la energía y la materia oscura, es difícil determinar exactamente qué parte del universo representan.

Para calcular la cantidad de materia normal en el universo, el equipo detrás del nuevo estudio observó las estructuras más grandes del cosmos: los cúmulos de galaxias.

Los cúmulos de galaxias están formados por cientos o miles de galaxias, unidas por la gravedad. Se forman a partir de la materia que ha colapsado durante miles de millones de años bajo el peso de su propia gravedad, por lo que el número de cúmulos observados hoy en día se correlaciona con la cantidad total de materia en el universo.

«Un mayor porcentaje de materia daría lugar a más cúmulos», dijo en un comunicado Mohamed Abdullah, estudiante graduado en el departamento de física y astronomía de la UCR, y autor principal del nuevo estudio. «El desafío de ‘Ricitos de Oro’ para nuestro equipo fue medir el número de cúmulos y luego determinar cuál era la respuesta ‘justa'».

El equipo detrás del nuevo estudio creó un catálogo de cúmulos de galaxias, y comparó el número de cúmulos en su catálogo con simulaciones de cúmulos para determinar la cantidad total de materia normal. Al hacerlo, calcularon que el mejor valor combinado de la materia normal se encuentra en el 31,5 por ciento de la cantidad total de materia y energía en el universo.

El 68,5 por ciento restante es energía oscura, según el estudio.

Entender la energía oscura es crucial para nuestra comprensión del universo. Esta fuerza oscura es la responsable de la aceleración del ritmo de expansión del universo, separando las galaxias con su fuerte fuerza gravitatoria.

A medida que los científicos tengan una mejor idea del ritmo de expansión del universo, también obtendrán una mejor visión de cómo evolucionó el universo a lo largo del tiempo, y de dónde empezó todo.

Resumen: Derivamos restricciones cosmológicas sobre la densidad de la materia, , y la amplitud de las fluctuaciones, , utilizando , un catálogo de 1800 cúmulos de galaxias que identificamos en el conjunto de datos espectroscópicos del Sloan Digital Sky Survey-DR13 utilizando nuestra técnica GalWeight para determinar la pertenencia a los cúmulos. Analizando una submuestra de 756 cúmulos en un rango de corrimiento al rojo de 0,045 ≤ z ≤ 0,125 y masas viriales de M ≥ 0,8 × 1014 con un corrimiento al rojo medio de z = 0,085, obtenemos (sistemática) y (sistemática), con una relación de normalización de cúmulos de . Hay varios aspectos únicos en nuestro enfoque: utilizamos el mayor conjunto de datos espectroscópicos disponible en la actualidad, y asignamos la pertenencia utilizando la técnica GalWeight, que hemos demostrado que es muy eficaz para maximizar simultáneamente el número de miembros de buena fe de los cúmulos y minimizar el número de contaminantes intermedios. Además, en lugar de emplear relaciones de escala, calculamos las masas de los cúmulos individualmente utilizando el estimador de masa virial. Dado que se trata de un catálogo de cúmulos de bajo desplazamiento al rojo, no necesitamos hacer ninguna suposición sobre la evolución de los parámetros cosmológicos ni de las propiedades de los propios cúmulos. Nuestras restricciones sobre y son consistentes y muy competitivas con las obtenidas a partir de sondas cosmológicas sin abundancia de cúmulos, como el fondo cósmico de microondas, la oscilación acústica bariónica (BAO) y las supernovas. El análisis conjunto de nuestros datos de cúmulos con Planck18+BAO+Pantheon da y .