Qué son los gigantescos arcos de galaxias, las estructuras más grandes del cosmos que desafían lo que sabemos sobre el universo
En 2021, la estudiante de doctorado británica Alexia
Lopez estaba analizando la luz proveniente de cuásares distantes cuando hizo un
descubrimiento sorprendente.
Detectó un arco gigante, casi simétrico, de galaxias
a 9.300 millones de años luz de distancia en la constelación de Bootes (el
Boyero).
Con una extensión masiva de 3.300 millones de años
luz, la estructura es 1/15 del radio del universo observable.
Si pudiéramos verla desde la Tierra, tendría el
tamaño de 35 lunas llenas desplegadas en el cielo.
Conocida como el Arco Gigante, la estructura
cuestiona algunas de las suposiciones básicas sobre el universo.
De acuerdo con el modelo estándar de la cosmología,
la teoría en la que se basa nuestra comprensión del universo, la materia
debería distribuirse más o menos uniformemente en el espacio.
Cuando los científicos observan el universo a
escalas muy grandes, no debería haber irregularidades notables; todo debe verse
igual en todas las direcciones.
Sin embargo, el Arco Gigante no es el único ejemplo
de este tipo. Estas gigantescas estructuras obligan ahora a los científicos a
reevaluar su teoría de cómo evolucionó el universo.
Lopez estaba estudiando para obtener su maestría en
la Universidad Central de Lancashire, en Reino Unido, cuando su supervisor
sugirió usar un nuevo método para analizar estructuras de gran escala en el
universo.
Usó cuásares -galaxias distantes que emiten una
cantidad extraordinaria de luz- para buscar magnesio ionizado, un signo seguro
de nubes de gas que rodean una galaxia.
Cuando la luz pasa a través de este magnesio
ionizado, ciertas frecuencias son absorbidas, dejando "firmas" de luz
únicas que los astrónomos pueden detectar.
"Examiné cúmulos de galaxias conocidos y
documentados, y luego comencé a trazar cómo se veían estas áreas en el método
Magnesio II", dice Lopez.
"Un cúmulo que observé era muy pequeño, pero
cuando lo tracé en magnesio II había esta interesante banda densa de absorción
de magnesio en todo el campo de visión. Así es cómo terminé descubriéndolo. Fue
un feliz accidente y tuve suerte de que fuera yo quien lo encontró".
Lo que descubrió Lopez con su "feliz
accidente" fue asombroso. Al mirar hacia la constelación de Bootes, un
grupo de entre 45 y 50 nubes de gas, cada una asociada con al menos una
galaxia, parecía organizarse en un arco de 3.300 millones de años luz de
diámetro.
Ese es un tamaño considerable dado que el universo
observable tiene 94.000 millones de años luz de ancho.
Las gigantescas estructuras obligan ahora a los
científicos a reevaluar su teoría de cómo evolucionó el universo.
Según el artículo de Lopez, es extremadamente
improbable (una probabilidad de solo el 0,0003 por ciento) que una estructura
tan grande haya surgido por casualidad.
Sugiere que puede haberse formado debido a algo en
la física natural del universo que actualmente no tenemos en cuenta.
Sus hallazgos desafían directamente una faceta
central del modelo cosmológico estándar: la mejor explicación que tenemos de
cómo comenzó y evolucionó el universo.
Esta faceta, conocida como el principio cosmológico,
establece que, a gran escala, el universo debería verse más o menos igual en
todas partes, sin importar tu posición o la dirección en la que estés mirando.
No debe haber estructuras gigantes, sino que el
espacio debe ser liso y uniforme. Esto es conveniente, ya que permite a los
investigadores sacar conclusiones sobre todo el universo basándose únicamente
en lo que vemos desde nuestra ubicación.
Sin embargo, también tiene sentido, ya que después
del Big Bang, el universo se expandió hacia afuera, arrojando materia en todas
direcciones simultáneamente.
Hay otro problema. Según el modelo estándar,
estructuras como el Arco Gigante simplemente no habrían tenido tiempo de
formarse.
"La idea actual de cómo se formaron las
estructuras en el universo es a través de un proceso conocido como
inestabilidad gravitacional", dice Subir Sarkar, profesor de física
teórica de la Universidad de Oxford.
Alrededor de un millón de años después del Big Bang,
cuando el universo se estaba expandiendo, pequeñas fluctuaciones en la densidad
llevaron a que se aglomeraran fragmentos de materia.
Durante miles de millones de años, la atracción de
la gravedad finalmente llevó a estos grupos a formar estrellas y galaxias.
Sin embargo, hay un límite de tamaño para este
proceso. Algo más grande que unos 1.200 millones de años luz de diámetro
simplemente no habría tenido tiempo suficiente para formarse.
"Para formar estructuras, necesitas que las
partículas se congreguen cerca unas de otras para que pueda ocurrir un colapso
gravitatorio", dice Sarkar. "Esas partículas tendrían que moverse
desde el exterior de la estructura para llegar allí".
"Entonces, si tu estructura tiene 500 millones
de años luz de diámetro, la luz tardaría 500 millones de años en moverse de un
extremo al otro".
"Sin embargo, las partículas de las que estamos
hablando se mueven mucho más lentamente que la luz, por lo que se necesitarían
miles de millones de años para crear una estructura de este tamaño, y el
universo solo existe desde hace unos 14.000 millones de años".
Se descubrió que Bootes (el Boyero) contiene un arco
gigante de galaxias de unos 3.300 millones de años luz de diámetro.
El Arco Gigante descubierto por Lopez no es la única
estructura de gran escala descubierta por los astrónomos.
Está la Gran Muralla (también llamada Gran Muralla
CfA2) de galaxias descubierta en 1989 por Margaret Geller y John Huchra.
La muralla tiene aproximadamente 500 millones de
años luz de largo, 300 millones de años luz de ancho y 15 millones de años luz
de espesor.
Aún más grande es la Gran Muralla Sloan, una
estructura cósmica formada por una pared gigante de galaxias, descubierta en
2003 por J Richard Gott III, Mario Juric y sus colegas en la Universidad de
Princeton.
Esa muralla tiene casi 1.500 millones de años luz de
largo.
En la última década, el descubrimiento de estos
gigantes se ha acelerado aún más. En 2014, los científicos descubrieron el
supercúmulo de Laniakea, una colección de galaxias en las que reside nuestra
propia Vía Láctea.
Lanaikea tiene 520 millones de años luz de diámetro
y contiene aproximadamente la masa de 100.000 billones de soles.
Luego, en 2016, se descubrió la Gran Muralla BOSS,
un complejo de galaxias de más de mil millones de años luz de diámetro. BOSS
está formado por 830 galaxias separadas que la gravedad ha atraído en cuatro
supercúmulos.
Las galaxias están conectadas por largos filamentos
de gas caliente. En 2020, también se agregó a la lista el Muro del Polo Sur,
que se extiende a lo largo de 1.400 millones de años luz.
Sin embargo, el actual poseedor del récord de la
mayor de estas estructuras es la Gran Muralla Hércules-Corona Borealis.
Descubierta en 2013, abarca 10.000 millones de años
luz, más de una décima parte del tamaño del universo visible.
-
Comentarios
Publicar un comentario