Descubren una gigantesca estructura de gas caliente que conecta cúmulos de galaxias y resuelve el misterio de la materia «extraviada»
Un filamento de gas caliente, diez veces más masivo que la Vía Láctea, ha sido detectado uniendo cuatro cúmulos de galaxias. Este hallazgo podría resolver el enigma de la materia «perdida» del universo.
Por Enrique Coperías
Esta imagen muestra el filamento de gas caliente descubierto, que conecta cuatro cúmulos de galaxias visibles como puntos blancos rodeados de color. La franja morada, captada por el telescopio Suzaku, revela por primera vez la emisión de rayos X de esta estructura, que contiene parte de la materia perdida del universo. Gracias a los datos de XMM-Newton, los astrónomos eliminaron fuentes contaminantes, dejando al descubierto este hilo puro de materia oculta. Cortesía: ESA/XMM-Newton and ISAS/JAXA
Durante décadas, los astrónomos se han enfrentado a un galimatías de dimensiones cósmicas: hasta el 40% de la materia normal del universo no ha sido observada directamente. Pero ahora, un equipo internacional ha logrado detectarla por primera vez en una forma largamente predicha pero nunca confirmada: un filamento de gas caliente, de más de 23 millones de años luz de longitud, que conecta cuatro cúmulos de galaxias en el corazón del supercúmulo de Shapley, a 650 millones años luz de distancia.
La importancia de este hallazgo va más allá del descubrimiento en sí: podría representar una porción clave de la materia normal que falta en el inventario del universo, y resolver así un misterio que ha desconcertado a la cosmología durante décadas.
El estudio, liderado por Konstantinos Migkas, del Leiden Observatory, en los Países Bajos, y publicado en la revista Astronomy & Astrophysics, marca la primera detección espectroscópica sin ambigüedad de la emisión térmica del medio intergaláctico caliente y difuso (WHIM, por sus siglas en inglés) en un filamento cósmico individual.
Un trabajo pionero con telescopios espaciales XMM-Newton y Suzaku
Para abordar este desafío, los investigadores utilizaron los datos de dos telescopios espaciales de rayos X:
🔭 El Suzaku (Agencia Espacial Japonesa, JAXA), ideal para detectar emisión difusa por su bajo ruido instrumental.
🔭 El XMM-Newton (Agencia Espacial Europea, ESA), con alta resolución para identificar fuentes contaminantes como núcleos activos de galaxias (AGN).
La combinación de ambas misiones permitió detectar y aislar por primera vez la emisión pura de la WHIM en un único filamento cósmico individual, algo nunca logrado hasta ahora.
«Por primera vez, nuestros resultados encajan estrechamente con lo que predicen los modelos cosmológicos más aceptados. Es algo que nunca habíamos logrado con esta precisión —explica Migkas en un comunicado de la ESA. Y añade—: Todo apunta a que las simulaciones cosmológicas tenían razón desde el principio».
¿Qué hay del 40% de la materia que no vemos?
Desde hace más de veinte años, los astrónomos sabían que algo no les cuadraba. Al sumar toda la materia bariónica —la compuesta por protones, neutrones y electrones—, es decir, la materia normal de la que están hechas las estrellas, los planetas y las galaxias, el resultado se queda corto.
En efecto, observamos apenas un 60% de la materia que debería existir según las mediciones del fondo cósmico de microondas y las predicciones de la nucleosíntesis del big bang. ¿Dónde está ese 30-40% restante?
Las simulaciones del universo apuntan a que esta materia oculta podría encontrarse dispersa en forma de gas tenue y caliente, la emisión térmica del medio intergaláctico caliente y difuso, formando una red de filamentos cósmicos que conecta las zonas más densas del universo: los cúmulos de galaxias. Pero su detección ha sido extraordinariamente difícil.
¿Qué es el WHIM y por qué es tan difícil de detectar?
El WHIM es un gas extremadamente difuso y caliente (entre 100.000 y 10 millones de grados Kelvin) que emite en rayos X de forma extremadamente débil, con un brillo superficial bajo y una señal que queda fácilmente enmascarada por fuentes más brillantes, como los agujeros negros supermasivos, las estrellas calientes o incluso el propio fondo cósmico de rayos X.
Hasta ahora, los astrónomos solo habían logrado llevar detecciones indirectas del WHIM mediante:
✅ Absorciones en la luz de quásares lejanos
✅ Técnicas de stacking (apilado) de múltiples filamentos
✅ Análisis estadísticos del fondo cósmico
Pero estas aproximaciones no permitían estudiar en detalle la estructura ni sus propiedades físicas.
Una simulación de la red cósmica, la vasta telaraña de hilos y filamentos que se extiende por todo el universo. Estrellas, galaxias y cúmulos de galaxias cobran vida en los nudos más densos de esta red, y permanecen conectados por vastos hilos que se extienden a lo largo de muchos millones de años luz. Estos hilos son invisibles a los ojos, pero pueden ser descubiertos por telescopios como el XMM-Newto de la ESA. Cortesía: Illustris Collaboration / Illustris Simulation
Una arteria de gas que une cúmulos y contiene materia oculta
En este nuevo estudio, los astrónomos dirigieron su atención a una región del supercúmulo de Shapley donde se encuentran cuatro cúmulos: A3532 y A3530 por un lado; y A3528-N y A3528-S por otro. Entre ellos se extiende un filamento de 7,2 megapársecs de largo (unos 23 millones de años luz), cuya existencia ya había sido sugerida en estudios ópticos recientes, pero que nunca había sido detectado en rayos X.
La combinación de observaciones de los telescopios Suzaku y XMM-Newton fue de gran ayuda. Suzaku, con su bajo ruido instrumental, permitió capturar la emisión de rayos X del gas del filamento en regiones alejadas de los cúmulos. Pero su baja resolución angular lo hacía vulnerable a confundir esa señal con la de otras fuentes.
Ahí es donde entra el XMM-Newton: gracias a su mayor precisión, los astrónomos pudieron identificar con exactitud la ubicación de las fuentes contaminantes, como núcleos activos de galaxias— y enmascararlas, asegurando de esta manera que lo que se estaba midiendo provenía efectivamente del gas difuso del filamento.
«Gracias al XMM-Newton pudimos identificar y eliminar estas fuentes contaminantes cósmicas, de forma que supimos que estábamos observando únicamente el gas del filamento y nada más», comenta Florian Pacaud.
En palabras de este astrofísico coautor del estudio de la Universidad de Bonn, en Alemania, «nuestro enfoque fue muy exitoso y revela que el filamento es exactamente como lo predicen las mejores simulaciones del universo a gran escala».
Una radiografía del filamento cósmico
El análisis espectroscópico permitió obtener un retrato detallado del filamento:
✅ Su temperatura ronda los 10 millones de grados (entre 0.8 y 1.1 keV).
✅ Su densidad electrónica se sitúa cerca de 10⁻⁵ cm⁻³.
✅ Su sobredensidad bariónica (δb) alcanza valores entre 30 y 40.
✅ Contiene unas diez veces la masa de la Vía Láctea solo en forma de gas caliente, lo que refuerza la idea de que estas estructuras filamentosas, pese a su baja densidad, pueden albergar una fracción considerable de la masa bariónica del universo.
Estas cifras encajan perfectamente con lo que predicen los modelos de formación del universo para este tipo de estructuras. Además, los científicos detectaron una señal de rayos X en el filamento un 21% más intensa de lo normal, y están totalmente seguros de que no es un error, sino una prueba real de su existencia.
«Este hallazgo no solo ayuda a resolver el problema de los bariones perdidos, sino que también muestra cómo algunos de los entornos más extremos del universo están conectados entre sí por vastas estructuras invisibles», destaca Norbert Schartel, científico del proyecto XMM-Newton en la ESA.
El filamento morado conecta cuatro cúmulos de galaxias visibles como puntos blancos brillantes y muestra, por primera vez, la emisión de rayos X de gas caliente que podría contener parte de la materia oculta del universo. Los datos provienen de Suzaku, y las fuentes contaminantes fueron eliminadas gracias a XMM-Newton. Cortesía: ESA/XMM-Newton and ISAS/JAXA
Tras la telaraña cósmica que estructura el cosmos
Además de detectar este filamento individual, el equipo también utilizó datos ópticos de la Shapley Supercluster Velocity Database para analizar la distribución tridimensional de galaxias y trazar con precisión la geometría de la estructura.
El análisis reveló que el filamento está inclinado unos 53 grados con respecto al plano del cielo, lo que permite estimar su longitud real. La coincidencia entre la sobredensidad galáctica y la emisión de rayos X refuerza la identificación del filamento como una estructura coherente y significativa dentro del entramado cósmico.
Este hallazgo no solo valida años de simulaciones cosmológicas, sino que proporciona un método concreto para buscar otros filamentos similares. El equipo espera que futuras observaciones —incluidas las del telescopio espacial Euclid, lanzado por la ESA en 2023— permitan cartografiar con mayor detalle la telaraña cósmica que estructura el universo.
«Esta investigación es un gran ejemplo de colaboración entre telescopios, y establece una nueva referencia sobre cómo detectar la luz de los filamentos tenues del universo —explica Schartel. Y continúa—: Má aún, refuerza nuestro modelo estándar del cosmos (ΛCDM) y valida décadas de simulaciones: parece que la materia perdida estaba realmente allí, oculta en estos hilos difíciles de ver».
Una herramienta clave para el futuro: la misión Euclid
El resultado también tiene implicaciones para estudios del universo oscuro. Aunque el WHIM representa solo la materia ordinaria, cartografiar con precisión la red cósmica de filamentos permite entender mejor cómo se distribuye la materia total, incluidas la materia oscura y la energía oscura, que juntas conforman el 95% del cosmos pero que siguen sin ser detectadas directamente.
En este sentido, la misión Euclid de la ESA jugará un papel fundamental. Su objetivo es reconstruir la historia de la expansión del universo y estudiar con precisión la geometría de la red cósmica, en colaboración con otros proyectos centrados en desentrañar los componentes más misteriosos del universo.
«Este filamento cósmico es como una arteria del universo que, aunque invisible a simple vista, transporta una parte fundamental del plasma vital del cosmos —dice Migkas. Y concluye—: Ahora que hemos aprendido a verla, podemos empezar a escuchar mejor el latido del universo». ▪️
Información facilitada por la ESA
Fuente: K. Migkas, F. Pacaud, T. Tuominenand N. Aghanim. Detection of pure warm-hot intergalactic medium emission from a 7.2 Mpc long filament in the Shapley supercluster using X-ray spectroscopy. Astronomy and Astrophysics (2025). DOI:
https://doi.org/10.1051/0004-6361/202554944
